WO2006096143A1 - Machine et procede de gravure en relief et a trois dimensions par jet de materiau abrasif - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une machine et un procédé de gravure par jet de matériau abrasif sur une surface à graver, comprenant un mécanisme à deux axes (400, 410) de déplacement par rapport à la surface à graver, machine caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux buses de diamètres différents portées par le mécanisme à deux axes (400, 410) de déplacement et des moyens à commande numérique (1, 2) aptes à contrôler le jet du matériau abrasif sur la surface à graver à l'aide desdites buses et à déplacer en temps réel lesdites buses selon une direction sensiblement parallèle à la surface à graver avec une vitesse variable programmée.
Description
MACHINE ET PROCEDE DE GRAVURE EN RELIEF ET A TROIS DIMENSIONS PAR JET DE MATERIAU ABRASIF
Domaine technique -et art antérieur
La présente invention concerne une machine et un procédé à commande numérique de gravure en relief et à trois dimensions par jet de matériau abrasif sur une surface érodable.
La présente invention concerne en particulier une machine et un procédé de gravure par jet de sable fluidisé.
On entend par jet de sable fluidisé, la mise en mouvement du sable dans un courant d'air sous pression.
La présente invention s'applique en particulier à la gravure sur une surface plane, ce qui n'a rien de limitatif car l'invention peut s'appliquer à la gravure de surfaces de formes quelconques.
La présente invention s'applique en particulier à la gravure en trois dimensions.
L'homme de l'art connaît des machines et procédés pour réaliser des gravures sur des surfaces érodables. De manière connue, la plupart des procédés fonctionnant par jet d'un matériau abrasif fluidisé sur une surface à graver utilisent un masque protecteur, dans lequel des zones ont été dégagées pour permettre l'érosion par impact directement sur la matière à graver. Dans un tel procédé, le masque déposé sur la surface à graver forme une protection des zones ne devant pas être gravées.
Ce masque peut être constitué par le dépôt d'une ou plusieurs couches résistantes comme dans les documents US 5 117 366 et DE 43 34 652 ou peut encore être un pochoir comme dans le document US 5 512 005. Selon l'art antérieur, les machines et les procédés employés pour effectuer la gravure proprement dite peuvent différer les uns des autres.
Le document US 5 117 366 révèle un système et un procédé de gravure automatisés par jet de sable dans lequel la gravure est
effectuée au moyen d'une buse unique. Cette buse peut se déplacer de façon continue selon un plan parallèle à la surface à graver et peut également se déplacer selon un axe perpendiculaire à la surface à graver selon plusieurs positions. Ces positions ont une distance parfaitement donnée par rapport à la surface à graver, et forment ainsi un ensemble de positions discrètes vis-à-vis de la surface à graver. La mise en œuvre d'un tel dispositif a pour but d'une part de compenser l'usure de la buse au fil de son utilisation et d'autre part de s'adapter à la dimension de la surface à graver.
Ce type de dispositif permet principalement de réaliser des gravures de surfaces et non des gravures à trois dimensions car il n'est pas prévu de moyens pour gérer la profondeur de gravure.
Pour certaines gravures, la maîtrise de la profondeur de gravure est cependant une donnée importante. Les documents DE 43 34 652 et US 5 512 005 présentent notamment des machines adaptées à cette maîtrise.
Le document DE 43 34 652 révèle un procédé de gravure par projection d'un matériau abrasif fluidisé au moyen d'une buse unique, procédé dans lequel le diamètre de la buse, la taille des grains du matériau abrasif ayant été préalablement choisie en fonction du type de motif et de la matière à graver, la pression d'alimentation de la buse et son inclinaison sont adaptés tout au long du processus pour obtenir la profondeur de gravure souhaitée. La buse peut se déplacer selon un plan parallèle à la surface à graver et se situe à une distance fixe de celle-ci.
Le procédé nécessite la mise en œuvre d'un masque permettant de traiter des zones devant être gravées à une profondeur identique, puis de déplacer ce masque pour graver des zones de profondeur différentes sans affecter les zones déjà gravées.
La gravure ainsi réalisée permet de graver des motifs tridimensionnels, mais la surface obtenue est une suite en escalier de surfaces planes de profondeurs différentes et discontinues.
Ces opérations successives d'adaptation du masque sont le plus souvent faites manuellement et coûtent un temps précieux.
Le document US 5 512 005 révèle quant à lui un appareil et un procédé de gravure par jet de sable où la profondeur de la gravure est gérée au moyen d'une pluralité de buses d'injections toutes identiques et disposées en série les unes à côté des autres.
Dans ce document, c'est la quantité de buses qui sont alimentées en même temps en sable qui permet de gérer la profondeur de gravure. Plus il y a de buses alimentées et plus la profondeur de la gravure en résultant est importante. L'objectif de l'appareil et du procédé n'est pas de réaliser une forme tridimensionnelle mais de se donner la faculté de réaliser des gravures de profondeurs différentes en fonction des différents motifs du pochoir utilisé et ce avec une précision et une uniformité de bonne qualité. Ainsi, les machines et procédés existants ne sont pas en mesure d'effectuer une gravure par jet de matériau abrasif sur une surface érodable reproduisant fidèlement des motifs tridimensionnels continus.
Il apparaît donc que ces machines et procédés doivent être améliorés. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à une Machine de gravure par jet de matériau abrasif sur une surface à graver, comprenant un mécanisme à deux axes de déplacement par rapport à la surface à graver, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux buses de diamètres différents portées par le mécanisme à deux axes de déplacement et des moyens à commande numérique aptes à contrôler le jet du matériau abrasif sur la surface à graver à l'aide desdites buses et à déplacer en temps réel lesdites buses selon une direction sensiblement parallèle à la surface à graver avec une vitesse variable programmée. Ce but est également atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un procédé de gravure par jet de matériau abrasif sur une surface à graver, consistant à :
- projeter un matériau abrasif sur la surface à graver au moyen d'au moins deux buses de diamètres différents portées par un mécanisme à deux axes de déplacement par rapport à la surface à graver, et
- à commander numériquement le contrôle du jet du matériau abrasif sur la surface à graver avec lesdites buses, en déplaçant en temps réel lesdites buses selon une direction sensiblement parallèle à la surface à graver avec une vitesse variable programmée.
Description des dessins annexés
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la Fig. 1 est une vue générale en perspective de la machine de gravure conforme à la présente invention ;
- la Fig. 2 est une vue en perspective de l'intérieur d'une cabine de gravure faisant partie de la machine de la Fig. 1 ;
- la Fig. 3 est un schéma présentant une sableuse faisant partie de la machine de la Fig. 1 ; - la Fig. 4a est une vue d'un sous-ensemble de la sableuse présentée sur la Fig. 2 ;
- la Fig. 4b est une vue en coupe transversale du sous-ensemble présenté sur la Fig. 4a ;
- la Fig. 5 est une vue en perspective d'un dispositif support associé aux buses ;
- la Fig. 6a est une vue en coupe transversale du dispositif de la Fig. 5 ;
- la Fig. 6b est une vue d'une plaque du dispositif de la Fig. 6a;
Description détaillée de l'invention
La figure 1 montre les différents équipements constituant la machine de gravure conforme à la présente invention.
Une telle machine comprend un micro-ordinateur 1 et une unité de traitement et de transmission de l'information 2 qui conduit l'information vers un moyen électromécanique 3 adapté pour réaliser la gravure.
Ce moyen électromécanique 3 commande le déplacement d'un mécanisme de translation à deux axes 400, 410 en relation avec une tête multi buses 5. Plus précisément, le mécanisme de translation comprend deux axes verticaux 400 parallèles entre eux et un axe horizontal 410 monté à translation verticale sur les axes 400. La tête multi buses 5 est elle-même portée par un coulisseau monté à translation horizontale sur l'axe 410. Le mécanisme de translation à deux axes 400, 410 permet ainsi en temps réel un déplacement de la tête multi buses 5 pendant l'opération de gravure et selon un plan sensiblement parallèle à la surface à graver, i.e. sensiblement parallèlement au plan formé par les axes X et Y, le repère XYZ formant un repère orthonormé.
Les moteurs d'entraînement des axes 400, 410 sont des moteurs pas à pas 7 à courant continu recevant des signaux en provenance du micro-ordinateur 1 via la commande numérique. Ces axes 400, 410 sont protégés contre la poussière par des soufflets tubulaires étanches 420.
Ces axes 400, 410 sont fixés sur une ossature type support mécano soudé 8 suffisamment solide pour assurer l'alignement et la planéité des axes. Le poids de la tête multi buses 5 et du dispositif qui l'accompagne, supporté par l'axe 410 ayant une génératrice horizontale parallèle à l'axe X, y compris celui de l'axe 410 est compensé par un contre poids 9 relié à l'axe 410 par l'intermédiaire d'un câble métallique 90 associé à diverses poulies de renvoie 91, 92, 93, 94. Cette compensation de poids permet un fonctionnement sans effort du moteur pas à pas 7 utilisé pour le déplacement vertical de l'axe 410 et de la tête multi buses 5 associée.
L'ensemble des moyens 3, 400, 410, 5, précité est enfermé dans une cabine 6 représentée en vue éclatée sur la figure 1 pour voir les détails intérieurs. Cette cabine 6 évite toute projection de sable vers l'extérieur lors de la gravure. La cabine 6 est revêtue à l'intérieur par un matériau anti-abrasion, par exemple du caoutchouc. Son étanchéité est assurée par quatre stores à ressorts déployables 10 dont la bande est préférentiellement en polyester anti-abrasion. Ceci permet à la tête multi buses 5 et au dispositif qui l'accompagne de se déplacer librement en hauteur, c'est-à- dire selon une direction parallèle à l'axe Y, tout en empêchant la sortie de l'atmosphère chargé de poussières. A cet effet, des chicanes représentées schématiquement sous la référence 18, de préférence en caoutchouc spécial permettent l'entrée et la sortie de la surface à graver qui s'effectue par les côtés de la cabine 6, et ce pour éviter la projection de sable et de poussière en dehors de la cabine 6.
La machine conforme à la présente invention comprend en outre deux supports de la surface à graver 11 et 12, légèrement inclinés par rapport à la verticale pour que les surfaces à graver ne chutent pas, lesdits supports 11 et 12 étant disposés respectivement à l'entrée et à la sortie de Ia cabine 6 et associés à un convoyeur 13 placé à la base de ces supports 11 et 12. Le convoyeur 13 qui s'étend horizontalement couvre toute l'étendue des supports 11, 12 et l'intervalle entre ceux-ci.
A l'utilisation, la surface à graver est chargée sur le ruban convoyeur 13 en appui sur le support 11. Elle est déplacée par le convoyeur 13 grâce à un moteur 14. Le fonctionnement de ce moteur 14 est asservi au micro-ordinateur 1 et à l'unité de traitement et de transmission de l'information 2 afin qu'il soit synchronisé avec l'ensemble des opérations de gravure et afin qu'il transporte ladite surface à graver jusqu'à un point précis de la cabine 6, dit point d'origine. La détection de l'arrivée de la surface à graver au niveau du point d'origine arrête automatiquement l'avancement de la surface à graver au moyen du frein du moteur 14.
Une fois la surface à graver mise en place dans la cabine 6, ou le cas échéant avant que cette surface à graver ne pénètre dans la cabine 6, un système de basculement dont une partie est schématiquement représentée par la référence 17 et situé dans ou hors de la cabine 6 permet la mise à la verticale de la surface à graver. Le moyen 17 du système de basculement comprend de préférence un vérin qui sollicite une came pour actionner ledit système de basculement.
Une fois la surface gravée, le convoyeur 13 est à nouveau activé pour sortir la surface à graver hors de la cabine, sur le support 12. Il est prévu un détecteur de fin de course (non représenté) sur le convoyeur
13 pour éviter que la surface gravée ne soit entraînée au-delà du convoyeur 13.
Grâce aux chicanes 18, la cabine est ainsi totalement close pendant l'opération de gravure, ce qui évite à l'atmosphère abrasive y régnant d'affecter les différents éléments constituants la machine, et en particulier dans ce cas, les supports 11 et 12.
La machine de gravure comprend en outre une trémie 19 disposée au fond de la cabine 6 pour récupérer le matériau abrasif qui est sous forme de grains et ayant servi à la gravure. Un cyclo-filtre 20 est relié à la base de la trémie 19 par un conduit 200 et aspire le sable ainsi que l'atmosphère chargée de poussières récupérés dans la trémie 19. Ce cyclo-filtre 20 permet la séparation primaire des poussières de matériau abrasif. Il est de plus muni d'un système de filtration afin d'empêcher les poussières de s'échapper dans l'espace environnant. Les grosses particules se déposent au fond du cyclo-filtre 20 et y sont évacuées par l'intermédiaire d'une vanne écluse 21 qui a aussi la fonction de maintenir le cyclo-filtre 20 en dépression. La dépression est maintenue dans le cyclo-filtre 20 par une souffleuse ou un moyen équivalent 202.
En sortie de la vanne 21 le matériau abrasif est tamisé par vibration à l'aide d'un tamis 23 associé à un moteur vibreur 22. Le matériau abrasif ainsi tamisé possède alors la granulométrie convenable pour être réutilisé et réacheminé vers une sableuse 24. La sableuse 24
envoie quant à elle le matériau abrasif à granulométrie adaptée vers la tête multi buses 5 au moyen de conduites 25.
La figure 2 précise l'intérieur de la cabine 6 de la machine et plus précisément le système de basculement 60 permettant de mettre à la verticale la surface à graver amenée par le convoyeur 13. Lors de l'arrivée d'une surface à graver dans la cabine 6, un détecteur de position 61 autorise l'arrêt automatique de la surface à graver au moyen de l'actionnement du frein du moteur 14. Puis, le système de basculement 60 est actionné par un moyen 17, faisant partie intégrante dudit système de basculement, et qui opère la mise à la verticale de la surface à graver au moyen d'une structure support 70, qui fait elle aussi partie intégrante du système de basculement 60.
Cette structure support 70 comprend plusieurs barres 72, disposées horizontalement selon leur longueur et parallèlement entre elles, et servant de support arrière à la surface à graver de sorte que celle-ci ne puisse tomber en arrière. Cette structure support 70 comprend également un montant 73 ainsi qu'au moins une barre 74 disposée verticalement et située dans un plan sensiblement identique à celui formé par le montant 73. La barre 74 et le montant 73 maintiennent quant à eux la surface à graver pour l'empêcher de tomber vers l'avant. Ainsi la surface à graver est parfaitement maintenue pour l'opération de gravure aux moyens des barres 72, 74 et du montant 73.
La barre verticale 74 porte plusieurs ressorts 62 depuis une de leurs extrémités, les autres extrémités de chacun de ces ressorts 62 étant portées par les différentes barres 72 permettant ainsi un ajustement de la verticalité de la surface à graver. L'ajustement est réalisé par le biais de la raideur des ressorts 62 qui permet de maintenir la surface à graver au contact des barres 72 d'une part, de la barre verticale 74 et du montant 73 d'autre part. La figure 3 précise un mode de réalisation préféré de la sableuse
24. En effet, un certain nombre de paramètres doivent être préalablement réglés pour que la gravure soit parfaitement maîtrisée.
Parmi ceux-ci la granulométrie du matériau abrasif est réglée avec les moyens 20, 21, 22 et 23 décrits ci-dessus.
Il est également nécessaire de maîtriser la densité du matériau abrasif envoyé vers chaque buse. Ceci est réalisé par la maîtrise de la pression de l'air envoyée, par un dimensionnement adéquat d'un doseur
26 (et notamment de son diamètre) de matériau abrasif à fluidiser, pris en sortie de la sableuse 24, et par un dimensionnement adapté du diamètre des conduites flexibles 25. L'air comprimé est actionné par une électrovanne 27, liée à la commande numérique gérée par les moyens 1 et 2, permettant de véhiculer par fluidisation le matériau abrasif en lui donnant la pression dynamique nécessaire pour accomplir la gravure efficacement.
La sableuse 24 comprend une électrovanne multivoie 28, recevant le matériau abrasif du doseur 26 et alimentée en air par l'électrovanne 27, permettant au matériau abrasif fluidisé d'alimenter, via un conduit 260, la buse sélectionnée au moyen d'une vis sans fin 29. Cette vis 29 est actionnée par un moteur pas à pas 30 asservi à la commande numérique. L'électrovanne multivoie 28 est constituée d'une coulisse mobile 31 permettant le choix de l'entrée du matériau fluidisé par positionnement de la sortie du conduit 260 en face de l'une des conduites 25. Par ailleurs, la sortie de chacune des conduites 25 est reliée respectivement à l'entrée de l'une des buses 39.
Les figures 4a et 4b montrent en vue de dessus et en vue de coupe, l'ensemble formé par l'électrovanne multivoie 28, la vis 29, le moteur 30 et la coulisse mobile 31.
Lors du positionnement de l'électrovanne multivoie 28 en face d'une sortie 32 (associé respectivement à une conduite 25 et par suite à une buse 39), un système de pincement pneumatique par coupelles 33 est mis en oeuvre au moyen de lardons 34. Ce pincement présente l'avantage indispensable d'assurer d'une part une parfaite étanchéité au moyen d'un joint torique 35 entre la sortie du conduit 260 et la sortie 32 sélectionnée et d'autre part la fixation de la desserte pneumatique du
matériau abrasif fluidisé. Le système de pincement pneumatique est commandé par des conduites 280.
Un détecteur de fin de course 36 permet l'initialisation de l'asservissement de cette électrovanne multivoie 28 à la commande numérique à chaque démarrage de la machine.
Lors d'un déplacement de la vanne multivoie 28 d'une sortie 32 vers une autre pour alimenter des buses 39 différentes, les lardons 34 sont désactionnés par relâchement de la pression dans les conduites 280 et il n'y a plus de pincement. La coulisse mobile 31 se positionne alors devant la nouvelle alimentation 32/25 de buse. De plus, lors de cette désactivation, un échappement d'air comprimé permet d'éliminer entièrement les grains de matériau abrasif pour éviter tout frottement de la coulisse mobile 31 et donc une usure prématurée. Au contraire, la pression dans les conduites 280 est activée pour solliciter le joint 35 quand la coulisse 31 est en position de travail.
La figure 5 montre les buses 39 et le dispositif qui les accompagne. Ce dispositif comprend, un plateau porte buses 37 lié à l'axe 410 de déplacement au moyen d'une plaque 38 qui est rigidement fixée à un coulisseau porté par cet axe 410, la tête multi buses 5 comprenant les buses 39. La tête multi buses 5 peut être déplacée sur le plateau porte buses 37, i.e. selon un plan sensiblement horizontal, pendant la préparation de la gravure, afin d'ajuster la position des buses 39.
Sur cette figure et comme sur toutes les autres, quatre buses sont représentées, mais au moins deux sont suffisantes dans le cadre de la présente invention. De plus, on comprend également que le nombre de buses employées n'est pas limité, il dépend de la résolution souhaitée de la gravure tridimensionnelle.
Les figures 6a et 6b montrent que la tête multi buses 5, elle-même portée par le plateau porte buses 37, supporte des buses 39 de différents diamètres situées en décalage par ordre (croissant ou décroissant) de diamètre et disposées à des entraxes fixes. Les buses 39
parallèles entre elles s'étendant au moins globalement perpendiculairement à la surface à graver, leurs sorties sont situées à des distances respectives différentes de cette surface à graver.
Plus précisément, pour chaque buse 39, la tête multi buses 5 comprend deux plaques 50, 51 qui définissent entre elles un logement retenant la buse 39 associée et qui serre celle-ci pour la maintenir fermement. L'une de ces plaques 51 possède une forme concave en V 40 recevant la buse 39 et assurant la disposition des buses avec des entraxes fixes. Plus précisément encore, la tête multi buses 5 est constituée d'autant d'éléments 42 que de buses 39, comprenant chacun deux plaques 50, 51 (au nombre de quatre pour chacune des buses dans le cas présent) fixés respectivement sur le plateau porte buses 37 et réglables en profondeur, perpendiculairement à la surface à graver, grâce à des formes coulissantes. Ces éléments 42 sont maintenus rigoureusement en position parallèle et fixes entre eux, pendant la gravure, au moyen de tenons latéraux 41 conçus à cet effet. La position respective de ces éléments 42 peut toutefois être réglée, grâce à leurs formes coulissantes, lors de la préparation d'une gravure.
Il est entendu que l'ensemble du dispositif est mobile, et notamment le plateau porte buses 37 relié au coulisseau, par rapport à la surface à graver mais que les différentes buses 39 sont fixes les unes par rapport aux autres lors de la gravure. Pendant la gravure et lors d'un déplacement du plateau 37, toutes les buses 39 se déplacent donc de manière identique. Les paramètres de réglage conditionnant le fonctionnement des buses 39 par rapport à la surface à graver sont déterminés par l'expérience. On peut énumérer les réglages principaux à savoir l'angle d'inclinaison des buses 39 par rapport à la surface à graver, mais encore la mise au point du parcours des buses 39 par balayage type passes horizontales parallèles et successives. Ces passes sont de plus distantes d'un pourcentage du recouvrement de chaque buse 39 pour assurer une bonne résolution.
Les paramètres les plus importants dans le cadre de la présente invention sont le diamètre de chacune des buses 39 et l'éloignement de ces buses, avant gravure, de la surface du matériau à graver, ainsi que la connaissance de la profondeur de la gravure par abrasion en fonction de la vitesse de déplacement des buses 39 par rapport à la surface à graver. Dans le cadre de la présente invention, on comprend que les paramètres de réglage dépendant également de la nature de matériau que l'on souhaite graver.
Ces paramètres ont été initialement déterminés par expérimentations successives avec des diamètres différents des buses
39. Ces expérimentations ont permis de mettre en évidence une loi de comportement modélisable par une fonction mathématique algébrique de la forme :
Z0 = aVb
avec,
ZG la profondeur de la gravure ;
V la vitesse de déplacement des buses par rapport à la surface à graver ; a et b sont des constantes qui résultent de l'expérimentation telle que décrite ci-dessus.
Cette loi de comportement est introduite dans le micro-ordinateur 1 qui peut dès lors gérer par commande numérique et au moyen d'un post-processeur une réalisation fidèle d'une gravure tridimensionnelle.
Ce post-processeur permet également la gravure par fonctionnement successif chronologique des buses de grand diamètre vers des buses de petit diamètre en fonction du degré de résolution que l'on veut obtenir. A chaque fois, une initialisation du point d'origine et action sur l'électrovanne multivoie 28 pour le choix de la buse 39 correspondante est effectuée. Le fonctionnement de l'électrovanne multivoie 28 est donc séquence par le post-processeur pour obtenir la
précision voulue du motif à trois dimensions. Ce post-processeur permet également le choix des limites de l'opération de gravure compte tenu de l'épaisseur de la matière à graver.
Le post-processeur permet la traduction de toutes les données numériques des parcours en langage machine. Il en résulte un fichier qui est par la suite exporté automatiquement vers la machine objet de l'invention, au moyen d'une carte d'interfaçage qui donne les commandes électromécaniques de l'érosion par jet de matériau abrasif.
La présente invention a la caractéristique de permettre l'obtention de véritables surfaces continues reproduisant le modèle volumique dont on désire effectuer la gravure. En effet, un modèle numérique tridimensionnel peut par exemple être obtenu par les outils bien connus de conception et de fabrication assistée par ordinateur, introduits dans le micro-ordinateur 1 et qui permet d'appliquer effectivement ce modèle numérique sur la surface à graver par le biais de la loi de comportement décrite ci-dessus.
Dans la présente invention, chaque buse 39 a une tâche comparable à ce qu'aurait à accomplir un outil classique diamanté ou autre, pour l'usinage, avec l'innovation fondamentale présente que le paramétrage des profondeurs d'érosion est fonction de la vitesse de déplacement de la buse, alors que l'outil diamanté pénètre dans la matière en fonction de la profondeur de la passe d'usinage avec une vitesse fixe, comme d'ailleurs ce que décrit l'art antérieur.
Il faut bien voir que dans cette invention aucun masque tel que décrit dans l'art antérieur n'est nécessaire sur toute la zone à graver. Outre une meilleure définition des gravures, on économise ainsi beaucoup de temps. Dans le cadre de la présente invention une protection est uniquement utilisée à la périphérie de la zone de gravure pour éviter toute projection de matière abrasive non désirée.
Le procédé mis en œuvre par la machine de gravure conforme à la présente invention s'appuie donc sur une commande numérique d'un ensemble d'éléments constitutifs de la machine.
Ce procédé comprend les étapes consistant à : - projeter un matériau abrasif sur ladite surface à graver au moyen d'au moins deux buses 39 de diamètres différents portées par le mécanisme à deux axes 400, 410 de déplacement, et
- à commander numériquement le contrôle du jet du matériau abrasif sur la surface à graver avec lesdites buses 39, en déplaçant en temps réel lesdites buses 39 selon une direction sensiblement parallèle à la surface à graver avec une vitesse variable programmée.
Le procédé conforme à la présente invention comprend également de préférence des étapes consistant à :
- commander un ruban convoyeur 13 permettant l'introduction d'une surface à graver dans une cabine de gravure 6,
. - commander un ruban convoyeur 13 permettant la sortie de la surface à graver de la cabine après achèvement de la gravure.
Le procédé conforme à la présente invention comprend de préférence une étape consistant à : - numériser au moins une forme en trois dimensions.
Cette étape de numérisation d'au moins une forme en trois dimensions est, dans un mode de réalisation préféré, une étape consistant à : numériser des formes en trois dimensions traitées au moyen d'un outil de Conception et Fabrication Assisté par Ordinateur (CFAO).
Cette CFAO permet à l'aide d'un système automatisé de concevoir le processus d'érosion par jet de matériau abrasif à travers chaque buse 39.
L'étape de numérisation d'au moins une forme en trois dimensions peut aussi être une étape consistant à :
- numériser des formes en trois dimensions au moyen d'un outil de Conception Assistée par Ordinateur (CAO),
Ou encore à :
- créer un motif volumique scanné à trois dimensions, Ou encore à :
- générer une image scannée en deux dimensions comportant différents niveaux de gris pour fournir une information sur la profondeur, information à partir de laquelle un traitement de mise en forme en trois dimensions est effectué. Le procédé selon l'invention comprend également de préférence un ensemble d'étapes consistant à :
- opérer un choix initial des parcours des buses 39 selon un plan sensiblement parallèle à la surface à graver,
- définir le pourcentage de recouvrement de balayage déterminé pour chaque buse 39,
- programmer le fonctionnement de la vanne multivoie 28 pour définir la séquence gérant les changements d'alimentation en matériau abrasif des buses 39,
- programmer une fonction mathématique donnant la profondeur de gravure en fonction de la vitesse de déplacement des buses
39.
Le procédé comprend également de préférence des étapes consistant à :
- envoyer le matériau abrasif récupéré dans une trémie 19 vers un cyclo-filtre 20, - tamiser le matériau abrasif issu du cyclo-filtre 20
- introduire le matériau abrasif tamisé dans une sableuse 24.
La présente invention peut être utilisée pour graver tout type de surface. En particulier, les motifs gravés de type concave ou convexe peuvent être de toutes sortes : formes géométriques, calligraphie et images à trois dimensions.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit.
En particulier et non limitativement : - le convoyeur 13 peut être scindé en plusieurs tronçons,
- la machine peut utiliser un nombre de buses 39 différent de quatre,
- les moyens 19, 20, 24, 28 de recyclage du matériau abrasif, peuvent être remplacés par tous moyens équivalents. L'invention présente de nombreux avantages par rapport à l'art antérieur. Parmi ceux-ci, on peut citer, et ce de façon non limitative :
- une reproduction fidèle des motifs à graver, et ce même pour des motifs tridimensionnels de forme compliquée,
- l'absence de masque pour réaliser effectivement la gravure, - la gestion automatique de la machine de gravure,
- l'adaptation de la machine et du procédé de gravure à différents types de surfaces érodables comme le verre, le marbre ou encore le bois.
Claims
1. Machine de gravure par jet de matériau abrasif sur une surface à graver, comprenant un mécanisme à deux axes (400, 410) de déplacement par rapport à la surface à graver, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux buses (39) de diamètres différents portées par le mécanisme à deux axes (400, 410) de déplacement et des moyens à commande numérique (1, 2) aptes à contrôler le jet du matériau abrasif sur la surface à graver à l'aide desdites buses (39) et à déplacer en temps réel lesdites buses (39) selon une direction sensiblement parallèle à la surface à graver avec une vitesse variable programmée.
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mécanisme à deux axes (400, 410), asservi à la commande numérique, se translate au moyen de moteurs pas à pas (7) pour permettre un déplacement en temps réel des buses (39).
3. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les buses (39) sont disposées les unes à côté des autres par ordre de leurs diamètres.
4. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les buses (39) sont portées par une tête multi buses (5) et disposées de manière décalée entre elles de sorte que leurs sorties respectives soient situées à des distances différentes de la surface à graver.
5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que la distance séparant les buses (39) de la surface à graver est réglable.
6. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les buses (39) sont disposées au sein d'éléments (42) maintenus ensemble au moyen de tenons (41), lesdits tenons (41) permettant à la fois un maintien desdits éléments (42) les uns par rapport aux autres pendant la gravure et un déplacement de ces mêmes éléments (42) les uns par rapport aux autres pour préparer la gravure.
7. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une cabine (6) revêtue sur ses faces internes de stores (10) déployables et anti-abrasifs assurant une fonction d'étanchéité et de protection de la cabine (6).
8. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de contrepoids (9) afin qu'un moteur pas à pas (7) associé au mécanisme à deux axes (400, 410) fonctionne sans effort apparent malgré le poids du moyen mobile (37) et des buses (39) qui s'exerce sur un des axes (400, 410).
9. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une sableuse (24), laquelle sableuse (24) comporte un doseur (26), une électrovanne (27) pour gérer la densité du matériau abrasif, et une électrovanne multivoie (28) pour sélectionner la buse d'injection (39) alimentée en matériau abrasif, les électrovannes (27) et (28) étant asservies à la commande numérique.
10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'électrovanne multivoie (28) comprend un système de pincement pneumatique comportant des moyens de sollicitation d'un joint (35).
11. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de basculement (60), comportant lui-même un moyen (17) de basculement d'une structure support (70) munie de barres verticales (74) et horizontales (72), ladite structure support (70) maintenant la surface à graver en position sensiblement verticale.
12. Procédé de gravure par jet de matériau abrasif sur une surface à graver consistant à : - projeter un matériau abrasif sur la surface à graver au moyen d'au moins deux buses (39) de diamètres différents portées par un mécanisme à deux axes (400, 410) de déplacement par rapport à la surface à graver, et
- à commander numériquement Ie contrôle du jet du matériau abrasif sur la surface à graver avec lesdites buses (39), en déplaçant en temps réel lesdites buses (39) selon une direction sensiblement parallèle à la surface à graver avec une vitesse variable programmée.
13. Procédé selon la revendication 12, comprenant une étape consistant à :
- numériser au moins une forme en trois dimensions.
14. Procédé de gravure selon la revendication 13, dans lequel l'étape de numérisation d'au moins une forme en trois dimensions est une étape choisie dans le groupe comprenant :
- la numérisation des formes en trois dimensions au moyen d'un outil de Conception et Fabrication Assisté par Ordinateur (CFAO),
- la numérisation des formes en trois dimensions au moyen d'un outil de Conception Assistée par Ordinateur (CAO),
- la création d'un motif volumique scanné à trois dimensions,
- la génération d'une image scannée en deux dimensions comportant différents niveaux de gris pour fournir une information sur la profondeur, information à partir de laquelle un traitement de mise en forme en trois dimensions est effectué.
15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, comportant en outre les étapes consistant à :
- opérer un choix initial des parcours des buses (39) selon un plan sensiblement parallèle à la surface à graver, - définir le pourcentage de recouvrement de balayage déterminé pour chaque buse (39),
- programmer le fonctionnement d'une vanne multivoie (28) pour définir la séquence gérant les changements d'alimentation en matériau abrasif des buses (39), - programmer une fonction mathématique donnant la profondeur de gravure en fonction de la vitesse de déplacement des buses (39).
16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel l'étape consistant à programmer une fonction mathématique est une étape consistant à : programmer une fonction de la forme ZG = aVb où ZG est la profondeur de gravure, V la vitesse de déplacement des buses (39) par rapport à la surface à graver, a et b des constantes.
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