FR3164408A1 - Appareil de coupe avec une fraise de découpe à rotations alternées - Google Patents

Appareil de coupe avec une fraise de découpe à rotations alternées

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Abstract

Appareil de coupe (1) comprenant : - une fraise de découpe (2) allongée autour d'un axe principal (20) et comprenant au moins une dent de coupe à droite munie d’une arête de coupe droite orientée pour une coupe dans un sens horaire de rotation, et au moins une dent de coupe à gauche munie d’une arête de coupe gauche orientée pour une coupe dans un sens antihoraire de rotation ; - un dispositif d’entraînement motorisé (3) comprenant un mécanisme d’inversion alternée du sens de rotation pour entraîner la fraise de découpe (2) en rotation alternativement dans le sens horaire avec une première amplitude angulaire et dans le sens antihoraire avec une deuxième amplitude angulaire. Cet appareil de coupe trouve une application, non limitative, pour la coupe de bois, que ce soit pour des travaux d’élagage, de taille et de bucheronnage. Figure de l’abrégé : Figure 1

Description

Appareil de coupe avec une fraise de découpe à rotations alternées
L’invention se rapporte à un appareil de coupe.
Elle se rapporte plus particulièrement à un appareil de coupe comprenant une fraise de découpe et un dispositif d’entraînement motorisé qui est accouplé mécaniquement à la fraise de découpe pour l’entraîner en rotation.
L’invention trouve une application pour la coupe et l’usinage de bois, que ce soit pour des travaux d’élagage, de taille et de bucheronnage, et pour des travaux de menuiserie et d’ébénisterie tels que des travaux de défonçage, de rainurage et de chanfreinage.
Dans le domaine de la coupe du bois, il est essentiellement connu d’employer des tronçonneuses à chaine qui sont certes opérationnels, mais qui présentent des inconvénients en termes de poids, d’encombrement, de consommation énergétique, de besoin en lubrification pour la chaine et de problèmes récurrents de coincement du guide de chaine. Pour au moins ces raisons, les tronçonneuses à chaine sont peu pratiques pour des travaux en hauteur, sur échelle ou au moyen de perches.
Il est également connu, par exemple des documents DE3818174A1, EP0240103A2 et FR2495435A1, d’employer un appareil de coupe comprenant une fraise de découpe et un dispositif d’entraînement motorisé qui entraine en rotation la fraise de découpe autour de son axe, où la fraise de découpe présente une ou plusieurs arêtes de coupe qui sont toutes orientées pour une coupe dans un sens unique de rotation de la fraise de découpe. Ainsi, en fonctionnement, le dispositif d’entraînement motorisé entraine en rotation la fraise de découpe selon ce sens unique de rotation, de sorte que la ou les arêtes de coupe exercent leurs rôles de coupe.
Cependant, ce type d’appareil de coupe présente plusieurs inconvénients, dont le principal est que la fraise de découpe, qui n’est pas mécaniquement guidée et contrainte contre le bois, tend à ramper latéralement sur le bois, ce qui rend la coupe difficile voire inopérante.
Un but de l’invention est de proposer un appareil de coupe comprenant une fraise de découpe et un dispositif d’entraînement motorisé, et qui permet de limiter, voire d’empêcher, la fraise de découpe de ramper latéralement, afin de permettre une coupe droite et pénétrante.
A cette fin, l’invention propose un appareil de coupe comprenant :
- une fraise de découpe qui est allongée autour d'un axe principal et qui comporte une portion de coupe et une portion d’accouplement, et
- un dispositif d’entraînement motorisé qui est accouplé mécaniquement à la portion d’accouplement de la fraise de découpe pour entraîner cette fraise de découpe en rotation autour de l’axe principal ;
ledit appareil de coupe étant caractérisé en ce que :
- la portion de coupe de la fraise de découpe comprend au moins une dent de coupe à droite munie d’une arête de coupe droite orientée pour une coupe dans un sens horaire de rotation de la fraise de découpe, et au moins une dent de coupe à gauche munie d’une arête de coupe gauche orientée pour une coupe dans un sens antihoraire de rotation de la fraise de découpe ; et en ce que
- le dispositif d’entraînement motorisé intègre un mécanisme d’inversion alternée du sens de rotation pour entraîner la fraise de découpe en rotation alternativement dans le sens horaire avec une première amplitude angulaire et dans le sens antihoraire avec une deuxième amplitude angulaire.
Ainsi, l’invention propose de faire tourner la fraise de découpe alternativement dans un sens puis dans l’autre, cette fraise de découpe étant adaptée pour une coupe dans les deux sens de rotation grâce à son au moins une dent de coupe à droite et à son au moins une dent de coupe à gauche. De ce fait, la fraise de découpe ne rampera pas latéralement, et s’enfoncera facilement en coupant directement dans le bois suivant une rainure de coupe droite, ceci sans dévier, en suivant la direction d’un faible effort de pénétration pour le guidage de l’opérateur.
En résumé, cet appareil de coupe repose sur le principe des rotations alternées de la fraise de découpe, et donc sur des coupes selon des sens de rotation alternés.
Un premier aspect de cet appareil de coupe est donc la géométrie de la fraise de découpe, avec au moins une dent de coupe à droite dont l’arête de coupe droite engage la coupe d’un copeau de bois lorsque la fraise de découpe tourne dans le sens horaire (aussi appelé rotation à droite), et avec au moins une dent de coupe à gauche dont l’arête de coupe gauche engage la coupe d’un copeau de bois lorsque la fraise de découpe tourne dans le sens antihoraire (aussi appelé rotation à gauche).
Les arêtes de coupe de chacune des dents de coupe pourront être rectilignes droites et parallèles à l’axe principal, ou être enroulées suivant une hélice avec un pas plus ou moins important, par exemple de deux fois le diamètre de la fraise de découpe.
Un second aspect de cet appareil de coupe est la cinématique du dispositif d’entraînement motorisé qui assure un entraînement de la fraise de découpe en alternant sa rotation sur la droite (sens horaire) puis sur la gauche (sens antihoraire), et à nouveau sur la droite puis sur la gauche, et ainsi de suite jusqu’à l’arrêt de la rotation. La vitesse de rotation de la fraise de découpe et la puissance du dispositif d’entraînement motorisé pourront directement dépendre des paramètres de coupe dans le bois, dureté et longueur de la coupe, qui sont liés aux dimensions de la fraise de découpe (diamètre et longueur).
Selon une possibilité, le mouvement alternatif de la fraise de découpe est un mouvement de rotation sinusoïdal alternant dans un sens puis dans l’autre. Aussi, la vitesse de rotation de la fraise de découpe suit une courbe sinusoïdale dont l’amplitude alterne entre le positif (qui correspond à une rotation sur la droite ou dans le sens horaire) et le négatif (qui correspond à une rotation sur la gauche ou dans le sens antihoraire).
Selon une caractéristique, la première amplitude angulaire et la deuxième amplitude angulaire sont équivalentes.
Ainsi, l’amplitude angulaire est la même pour les deux sens de rotation de la fraise de découpe, pour favoriser une symétrie ou une régularité dans la coupe.
Selon une possibilité, la première amplitude angulaire et la deuxième amplitude angulaire sont chacune supérieures ou égales à 360 degrés.
Ainsi, la fraise de découpe effectue au moins 1 tour complet à chaque rotation, pour une efficacité dans la coupe et dans la vitesse.
Selon une autre possibilité, la première amplitude angulaire et la deuxième amplitude angulaire sont chacune inférieures ou égales à 1440 degrés.
Ainsi, la fraise de découpe effectue au maximum 4 tours complets, pour éviter une déviation dans la coupe tout en permettant de chasser les copeaux de bois, qui peuvent en effet facilement s’extraire par la force centrifuge, évitant ainsi d’engendrer un bourrage.
Selon une autre possibilité, la première amplitude angulaire et la deuxième amplitude angulaire sont chacune comprises entre 540 et 1080 degrés.
Ainsi, la fraise de découpe effectue entre 1,5 et 3 tours à chaque rotation, ce qui est avantageux pour obtenir une vitesse de coupe élevée et chasser les copeaux de bois.
Dans une réalisation particulière, l’arête de coupe droite et l’arête de coupe gauche présentent un même rayon de coupe.
Avantageusement, la fraise de découpe comprend au moins un limiteur de hauteur de coupe ayant un rayon de limitation inférieur au rayon de coupe.
Ce limiteur de coupe a pour fonction de limiter la hauteur des copeaux de bois, cette hauteur étant au maximum égale à l’écart entre le rayon de coupe et le rayon de limitation. Par exemple, cet écart peut être de l’ordre de 0,5 à 1,5 millimètres, voire entre 0,6 et 1,0 millimètre.
Dans un mode de réalisation particulier, l’au moins une dent de coupe à droite et l’au moins une dent de coupe à gauche présentent un même angle de dépouille compris entre 6 et 20 degrés, et par exemple de 15 degrés.
Selon une possibilité, l’au moins une dent de coupe à droite et l’au moins une dent de coupe à gauche présentent un même angle de coupe compris entre 15 et 40 degrés.
Selon une caractéristique, l’au moins une dent de coupe à droite et l’au moins une dent de coupe à gauche présentent chacune une face frontale de coupe délimitant une zone frontale, et une face dorsale opposée délimitant une zone dorsale.
La face frontale de coupe de l’au moins une dent de coupe à droite correspond à la face d’attaque de la coupe lorsque la fraise de découpe tourne dans le sens horaire, et la face frontale de coupe de l’au moins une dent de coupe à gauche correspond à la face d’attaque de la coupe lorsque la fraise de découpe tourne dans le sens antihoraire. Ces deux faces frontales de coupe délimitent entre elles la zone frontale dans laquelle se logent les copeaux de bois.
Selon une autre possibilité, l’arête de coupe droite et l’arête de coupe gauche sont décalées angulairement autour de l’axe principal selon un angle d’ouverture compris entre 90 et 270 degrés.
Ainsi, l’arête de coupe droite et l’arête de coupe gauche peuvent être décalées d’un demi-tour (angle d’ouverture de 180 degrés), ou être décalées d’un quart de tour (angle d’ouverture de 90 ou 270 degrés) ou être entre ces deux positions ; ces angles d’ouverture étant avantageux pour une bonne pénétration dans le bois de la dent active (celle qui coupe) sans gêne par la dent inactive (celle qui ne coupe pas).
Selon une première variante, l’angle d’ouverture est compris entre 120 et 180 degrés.
Dans cette première variante, l’au moins un limiteur de hauteur de coupe peut être localisé dans la zone frontale, qui est pour rappel délimitée par les deux faces frontales.
Selon une possibilité, l’au moins un limiteur de hauteur de coupe comprend deux limiteurs de hauteur de coupe qui sont décalés angulairement autour de l’axe principal selon un angle de 90 degrés et à équidistance respective de l’arête de coupe droite et de l’arête de coupe gauche.
Selon une seconde variante, l’angle d’ouverture est de 90 degrés.
Dans cette seconde variante, l’au moins un limiteur de hauteur de coupe peut être localisé dans la zone dorsale.
Selon une possibilité, l’au moins un limiteur de hauteur de coupe comprend deux limiteurs de hauteur de coupe qui sont décalés angulairement autour de l’axe principal selon un angle de 90 degrés et à équidistance respective de l’arête de coupe droite et de l’arête de coupe gauche.
Dans une réalisation, l’arête de coupe droite et l’arête de coupe gauche sont rectiligne et parallèles à l’axe principal.
En variante, l’arête de coupe droite et l’arête de coupe gauche sont hélicoïdales autour de l’axe principal.
Dans un mode de réalisation particulier, l’au moins une dent de coupe à droite et l’au moins une dent de coupe à gauche sont monoblocs avec la fraise de découpe.
Dans une variante de réalisation, la fraise de découpe comprend un arbre central centré sur l’axe principal et des modules de coupe montés bout à bout sur l’arbre central et couplés en rotation à cet arbre central, où chacun de ces modules de coupe comprend au moins une dent de coupe à droite et/ou au moins une dent de coupe à gauche.
Ainsi, il est possible de fabriquer des modules de coupe et ensuite de les monter sur l’arbre central pour former la fraise de découpe ; chacun des modules de coupe s’enfilant sur l’arbre central et comprenant une ou plusieurs dents de coupe.
Dans une première variante, chacun des modules de coupe comprend au moins une dent de coupe à droite et au moins une dent de coupe à gauche.
Ainsi, chaque module de coupe peut couper dans le sens horaire de rotation et dans le sens antihoraire de rotation.
Dans une seconde variante, les modules de coupe comprennent plusieurs modules de coupe droite qui comprennent chacun au moins une dent de coupe à droite (et aucune dent de coupe à gauche), et plusieurs modules de coupe gauche qui comprennent chacun au moins une dent de coupe à gauche (et aucune dent de coupe à droite), et les modules de coupe droite sont montés en alternance avec les modules de coupe gauche
Ainsi, chaque module de coupe droite peut couper uniquement dans le sens horaire de rotation, et chaque module de coupe gauche peut couper uniquement dans le sens antihoraire de rotation. Dans cette seconde variante, il est donc préférable que les modules de coupe soient courts, et par exemple avec des longueurs inférieures ou égales à 10 millimètres, voire inférieures ou égales à 5 millimètres.
Selon une possibilité, chacun des modules de coupe comprend plusieurs gorges rectilignes, parallèles à l’axe principal et s’étendant sur toute la longueur, dont au moins une gorge rectiligne recevant une dent de coupe à droite ou à gauche qui dépasse axialement du module de coupe et au moins une gorge rectiligne qui reçoit partiellement au moins une dent de coupe à gauche ou à droite d’un module de coupe adjacent.
Ainsi, le couplage en rotation entre les modules de coupe est réalisé grâce à l’engagement d’une dent de coupe d’un module de coupe à l’intérieur d’une gorge rectiligne d’au moins un autre module de coupe.
Dans une réalisation particulière, le dispositif d’entraînement motorisé comprend un moteur rotatif entrainant un arbre moteur en rotation selon un unique sens moteur, et le mécanisme d’inversion alternée du sens de rotation comprend un système excentrique entrainé en rotation par l’arbre moteur et convertissant la rotation de l’arbre moteur en un mouvement rotatif oscillant d’un balancier oscillant, lequel balancier oscillant présentant une section dentée qui est en engrènement avec un pignon solidaire de la fraise de découpe.
Ainsi, le dispositif d’entraînement motorisé exploite le moteur rotatif qui tourne dans un unique sens de rotation, et le mécanisme d’inversion alternée du sens de rotation permet de convertir cette rotation à sens unique en des rotations alternées à droite (sens horaire) et à gauche (sens antihoraire) du balancier oscillant et donc de la fraise de découpe.
Ce mécanisme permet avantageusement d’avoir des vitesses de rotation élevées pour la fraise de découpe, au moins 5000 tours / minute. Le rapport entre la section dentée du balancier oscillant et le pignon solidaire de la fraise de découpe, permet de fixer un rapport de multiplication afin que chaque oscillation du balancier oscillant se convertisse en des première et deuxième amplitudes angulaires données, par exemple entre 1,5 et 4 tours de rotation de la fraise de découpe, dans un sens et dans l’autre.
Selon une caractéristique, le système excentrique comprend une roue dentée en engrènement avec l’arbre moteur, soit directement soit via un réducteur ou un multiplicateur, et une bielle pourvue d’une première extrémité articulée sur la roue dentée et d’une seconde extrémité articulée sur le balancier oscillant.
Selon une caractéristique, le dispositif d’entraînement motorisé comprend un volant d’inertie accouplé à l’arbre moteur ; afin de réduire les vibrations et améliorer la précision de la coupe.
Selon une caractéristique, le dispositif d’entraînement motorisé comprend un variateur pour une variation de la vitesse de rotation de l’arbre moteur, notamment pour permettre d’augmenter progressivement la vitesse au démarrage, manuellement ou automatiquement, jusqu’à une vitesse nominale variable suivant une rampe d’accélération.
Avantageusement, le moteur rotatif est un moteur électrique, comme par exemple un moteur électrique à courant continu sans balais. L’appareil de coupe peut accessoirement comprendre une batterie électrique alimentant le moteur rotatif électrique, afin de former un appareil électroportatif.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
FIG. 1est une vue schématique d’un appareil de coupe avec une perche télescopique ;
FIG. 2est une vue schématique d’un appareil de coupe avec une poignée ;
FIG. 3est une vue schématique en coupe d’une fraise de découpe munie d’une dent de coupe à droite et d’une dent de coupe à gauche dont les arêtes de coupe sont rectilignes, durant une rotation à droite (selon un sens horaire) ;
FIG. 4est une vue schématique en coupe de la fraise de découpe de laFIG. 3, durant une rotation à gauche (selon un sens antihoraire) ;
FIG. 5est une vue schématique en coupe d’une autre fraise de découpe munie d’une dent de coupe à droite et d’une dent de coupe à gauche dont les arêtes de coupe sont rectilignes, durant une rotation à droite (selon un sens horaire) ;
FIG. 6est une vue schématique en coupe d’une autre fraise de découpe munie d’une dent de coupe à droite et d’une dent de coupe à gauche dont les arêtes de coupe sont rectilignes, durant une rotation à droite (selon un sens horaire) ;
FIG. 7est une vue schématique de deux fraises de découpe comprenant des modules de coupe en empilement ;
FIG. 8est une vue schématique d’une fraise de découpe munie d’une dent de coupe à droite et d’une dent de coupe à gauche dont les arêtes de coupe sont hélicoïdales ;
FIG. 9est une vue schématique zoomée sur la pointe de la fraise de découpe de laFIG. 8;
FIG. 10est une vue schématique d’un dispositif d’entraînement motorisé muni d’un mécanisme d’inversion alternée du sens de rotation.
[Description détaillée de plusieurs modes de réalisation de l’invention]
En référence aux Figures 1 et 2, un appareil de coupe 1 comprend :
- une fraise de découpe 2 qui est allongée autour d'un axe principal 20 et qui comporte une portion de coupe 21 et une portion d’accouplement 22 ; et
- un dispositif d’entraînement motorisé 3 qui est accouplé mécaniquement à la portion d’accouplement 22 de la fraise de découpe 2 pour entraîner cette fraise de découpe 2 en rotation autour de l’axe principal 20.
En référence à laFIG. 10, le dispositif d’entraînement motorisé 3 intègre un mécanisme d’inversion alternée du sens de rotation 30, disposé à l’intérieur d’un carter 31 et conçu pour entraîner la fraise de découpe 2 en rotation alternativement dans un sens horaire S1 autour de l’axe principal 20 avec une première amplitude angulaire et dans un sens antihoraire S2 avec une deuxième amplitude angulaire, qui est équivalente à la première amplitude angulaire.
La première amplitude angulaire et la deuxième amplitude angulaire sont chacune supérieures ou égales à 360 degrés (soit 1 tour) et inférieures ou égales à 1440 degrés (soit 4 tours), et par exemple comprises entre 540 (1 tour et demi) et 1080 degrés (soit 3 tours).
Ainsi, le dispositif d’entraînement motorisé 3 assure un entraînement de la fraise de découpe 2 en alternant sa rotation selon le sens horaire S1 sur la première amplitude angulaire (entre 1 et 4 tours sur la droite) puis selon le sens antihoraire S2 sur la seconde amplitude angulaire (entre 1 et 4 tours sur la gauche), et à nouveau sur la droite puis sur la gauche, et ainsi de suite jusqu’à l’arrêt de la rotation.
La portion de coupe 21 de la fraise de découpe 2 comprend au moins une dent de coupe à droite 23 munie d’une arête de coupe droite 230 orientée pour une coupe dans le sens horaire S1 de rotation de la fraise de découpe 2, et au moins une dent de coupe à gauche 24 munie d’une arête de coupe gauche 240 orientée pour une coupe dans le sens antihoraire S2 de rotation de la fraise de découpe 2.
La ou les arêtes de coupe droite 230 et la ou les arêtes de coupe gauche 240 présentent un même rayon de coupe, illustré par un cercle de coupe C1 centré sur l’axe principal 20.
Ainsi, la fraise de découpe 2 présente une configuration unique avec une ou plusieurs dents de coupe à droite 23 et une ou plusieurs dents de coupe à gauche 24 munies d'arêtes de coupe 230, 240 correspondantes, permettant une coupe dans les deux sens de rotation S1, S2 de la fraise de découpe 2. De plus, le dispositif d'entraînement motorisé 3 permet des rotations de la fraise de découpe 2 dans les deux sens S1, S2 de rotation alternativement, avec des amplitudes angulaires équivalentes dans les deux sens. Cette configuration offre une grande flexibilité et efficacité dans les opérations de coupe.
Dans les modes de réalisation des Figures 3 à 7, les dents de coupe 23, 24 sont rectilignes et parallèles à l’axe principal 20, de sorte que leurs arêtes de coupe 230, 240 respectives sont aussi rectilignes et parallèles à l’axe principal 20.
Dans les modes de réalisation des Figures 8 et 9, les dents de coupe 23, 24 sont hélicoïdales et s’enroulent autour de l’axe principal 20, de sorte que leurs arêtes de coupe 230, 240 respectives sont aussi hélicoïdales autour de l’axe principal 20.
Selon une première réalisation, les dents de coupe 23, 24 sont monoblocs avec la fraise de découpe 2, comme dans l’exemple illustré sur les Figures 8 et 9, avec des dents de coupe 23, 24 qui peuvent être obtenues par usinage.
Selon une seconde réalisation, les dents de coupe 23, 24 sont rapportées et fixées sur un arbre 25, comme dans les exemples illustrés sur les Figures 3 à 6. Cette fixation des dents de coupe 23, 24 sur l’arbre 25 pouvant être réalisées par soudure, brasure, sertissage ou collage.
Dans une réalisation particulière, la fraise de découpe 2 comprend une unique dent de coupe à droite 23 s’étendant sur toute la longueur de la portion de coupe 21, et une unique dent de coupe à gauche 24 s’étendant sur toute la longueur de la portion de coupe 21.
Dans une autre réalisation particulière, la fraise de découpe 2 comprend plusieurs dents de coupe à droite 23 s’étendant sur différentes sections de la portion de coupe 21, et plusieurs dents de coupe à gauche 24 s’étendant sur différentes sections de la portion de coupe 21. Entre deux sections adjacentes ou successives de la portion de coupe 21, les dents de coupe à droite 23 peuvent être alignées ou décalées angulairement, et de même les dents de coupe à gauche 24 peuvent être alignées ou décalées angulairement.
Dans une réalisation particulière illustrée sur laFIG. 7, qui est une réalisation dite modulaire ou composite, la fraise de découpe 2 comprend :
- un arbre central 26 centré sur l’axe principal 20 et qui est solidaire en rotation avec la portion d’accouplement 22 (par exemple en étant monobloc avec celle-ci) ; et
- des modules de coupe 27 montés bout à bout sur l’arbre central 26 et couplés en rotation à cet arbre central 26, de sorte que le dispositif d’entraînement motorisé 3 assure un entraînement de l’arbre central 26 et des modules de coupe 27.
Chacun de ces modules de coupe 27 est tubulaire et il comprend un corps en forme de manchon 270, et il comprend en outre au moins une dent de coupe à droite 23 et/ou au moins une dent de coupe à gauche 24 solidaire(s) du manchon 270. Ainsi, les modules de coupe 27 sont empilés autour de l’arbre central 26, les uns à la suite des autres, et ils sont entraînés en rotation avec l’arbre central 26. Ces modules de coupe 27 forment ainsi ensemble la portion de coupe 21.
Un avantage de cette réalisation modulaire ou composite est la réduction significative du coût de production de la portion de coupe 21 de la fraise de découpe 2, grâce à une multiplication des petits modules de coupe 27 de conception simplifiée, faciles à usiner ou à fabriquer en grande série. Elle permet également de pouvoir simplement adapter la longueur de la fraise de découpe 2 en sélectionnant un arbre central 26 plus ou moins long et en adaptant le nombre de modules de coupe 27 en conséquence.
Dans un premier mode de cette réalisation modulaire ou composite, chacun des modules de coupe 27 comprend au moins une dent de coupe à droite 23 et au moins une dent de coupe à gauche 24, et par exemple comprend une dent de coupe à droite 23 et une dent de coupe à gauche 24. Entre deux modules de coupe 27 adjacents ou successifs, les dents de coupe à droite 23 peuvent être alignées ou décalées angulairement, et de même les dents de coupe à gauche 24 peuvent être alignées ou décalées angulairement. Ainsi, chacun des modules de coupe 27 est apte à effectuer une coupe dans le sens horaire S1 et une coupe dans le sens antihoraire S2.
Dans un second mode de cette réalisation modulaire ou composite, les modules de coupe 27 comprennent :
- plusieurs modules de coupe droite qui supportent chacun au moins une dent de coupe à droite 23 et aucune dent de coupe à gauche 24, et
- plusieurs modules de coupe gauche qui supportent chacun au moins une dent de coupe à gauche 24 et aucune dent de coupe à droite 23.
Dans ce second mode, les modules de coupe droite sont montés en alternance avec les modules de coupe gauche, autrement un module de coupe droite, puis un module de coupe gauche, puis un module de coupe droite, puis un module de coupe gauche, et ainsi de suite. Dans ce second mode, les modules de coupe 27 ont de préférence la même longueur (mesurée le long de l’axe principal 20) et celle-ci est avantageusement inférieure ou égale à 20 millimètres, voire inférieure ou égale à 15 millimètres.
Dans les deux réalisations illustrées sur laFIG. 7, l’arbre central 26 se termine par un filetage 260 sur lequel est vissé un écrou borgne 261 pour le serrage de l’empilage des modules de coupe 27 contre un épaulement 262 opposé ; le premier des modules de coupe 27 venant en butée contre cet épaulement 262. L’écrou borgne 261 est un écrou frein apte à éviter un desserrage à la rotation au contact du bois, et il peut être remplacé en variante par un système de serrage différent remplissant les mêmes fonctions de serrage et de frein ou par un système de goupillage.
Dans la réalisation de laFIG. 7(a) à gauche, les dents de coupe 23, 24 des modules de coupe 27 dépassent axialement des manchons 270 respectifs, de sorte à être en porte-à-faux pour venir en appui contre une face d’appui prévue sur le ou les manchons 270 adjacents, afin de transmettre le couple de rotation d’un module de coupe 27 à l’autre, que ce soit dans le sens horaire S1 et dans le sens antihoraire S2.
Dans la réalisation de laFIG. 7(b) à droite, les manchons 270 des modules de coupe 27 sont en accouplement deux à deux par des liaisons tenon/mortaise 272 respectives, en décalage angulaire avec les dents de coupe 23, 24 qui ne dépassent pas axialement des manchons 270 respectifs. Le premier des modules de coupe 27 est également en accouplement avec la portion d’accouplement 22 par une liaison tenon/mortaise 273.
Concernant la conformation des dents de coupe 23, 24, en se référant à laFIG. 3:
- la ou chaque dent de coupe à droite 23 et la ou chaque dent de coupe à gauche 24 présentent un même angle de dépouille A1 compris entre 6 et 20 degrés, et par exemple de 15 degrés ;
- la ou chaque dent de coupe à droite 23 et la ou chaque dent de coupe à gauche 24 présentent un même angle de coupe A2 compris entre 15 et 40 degrés, et par exemple de 30 degrés ;
- l’arête de coupe droite 230 et l’arête de coupe gauche 240 sont décalées angulairement autour de l’axe principal 20 selon un angle d’ouverture A3 compris entre 90 et 270 degrés.
Dans l’exemple des Figures 3 et 4, l’angle d’ouverture A3 est de 90 degrés, tandis que dans les exemples des Figures 5 et 6, l’angle d’ouverture A3 est de 180 degrés.
En se référant à laFIG. 4, la dent de coupe à droite 23 et la dent de coupe à gauche 24 présentent chacune une face frontale de coupe 231, 241 délimitant une zone frontale 28, et une face dorsale 232, 242 opposée délimitant une zone dorsale 29.
Par ailleurs, la fraise de découpe 2 comprend au moins un limiteur de hauteur de coupe ayant un rayon de limitation inférieur au rayon de coupe ; ce rayon de limitation étant symbolisé par un cercle de limitation C2.
Dans l’exemple des Figures 3 et 4, l’au moins un limiteur de hauteur de coupe comprend deux limiteurs de hauteur de coupe 40 formés de deux talons localisés dans la zone dorsale 29, et qui sont décalés angulairement autour de l’axe principal 20 selon un angle de 90 degrés et à équidistance respective de l’arête de coupe droite 230 et de l’arête de coupe gauche 240.
Dans l’exemple de laFIG. 5, l’au moins un limiteur de hauteur de coupe comprend deux limiteurs de hauteur de coupe 41 formés de deux talons localisés dans la zone frontale 28, et qui sont décalés angulairement autour de l’axe principal 20 selon un angle de 90 degrés et à équidistance respective de l’arête de coupe droite 230 et de l’arête de coupe gauche 240.
Dans l’exemple de laFIG. 6, l’au moins un limiteur de hauteur de coupe comprend un unique limiteur de hauteur de coupe 42 formé d’un talon localisé dans la zone frontale 28, et qui est à équidistance respective de l’arête de coupe droite 230 et de l’arête de coupe gauche 240.
Dans les exemples des Figures 5 et 6 où l’angle d’ouverture A3 est de 180 degrés, lorsque l’une des dents de coupe est active (c’est-à-dire qu’elle entaille le bois et forme un copeau 100 ; la dent de coupe à droite 23 dans les exemples illustrés), dans le même temps, la dent de coupe inactive positionnée à 180° et prévue pour couper dans l’autre sens de rotation (la dent de coupe à gauche 24 dans les exemples illustrés), se dégagera automatiquement du bois, et ainsi ne pourra pas faire talonner la dent de coupe active qui engagera la coupe avec la hauteur du copeau 100, cette hauteur du copeau 100 étant limitée dans la coupe par le limiteur de hauteur de copeau 41 ou 42 disposé à 90° en avant de la dent de coupe active.
Dans l’exemple des Figures 3 et 4 où l’angle d’ouverture A3 est de 90 degrés, la configuration des deux arêtes de coupe 230, 240 à 90° l’une de l’autre et sur le même cercle de coupe C1 permet que, lorsque l’une des dents de coupe est active (c’est-à-dire qu’elle entaille le bois et forme un copeau 100 ; la dent de coupe à droite 23 dans l’exemple illustré enFIG. 3), dans le même temps, la dent de coupe inactive positionnée à 90° et prévue pour couper dans l’autre sens de rotation (la dent de coupe à gauche 24 dans l’exemple illustré enFIG. 3), se dégage du diamètre de coupe. Ce dégagement de la dent de coupe inactive est provoqué par l’effort de coupe issu du couple moteur du dispositif d’entraînement motorisé 3, et ainsi ne permet pas de limiter la profondeur de coupe de la dent de coupe active. Dans ce cas, la hauteur du copeau 100 est limitée dans la coupe par le limiteur de hauteur de copeau 40 situé à 90° à l’arrière de la dent active, lequel a un rayon inférieur au rayon de coupe.
En référence aux Figures 1 et 2, le dispositif d’entraînement motorisé 3 comprend un moteur rotatif 32 monté sur le carter 31. Dans la version de laFIG. 1, une perche 51 télescopique est montée sur ce carter 31, tandis que dans la version de laFIG. 2, une poignée de manutention 52 est montée sur le carter 31.
En référence à laFIG. 10, le moteur rotatif 32 entraine un arbre moteur 33 en rotation selon un unique sens moteur S3, avec une vitesse moteur qui peut être de l’ordre de 20 000 à 40 000 tr/min. Il peut être prévu d’accoupler un volant d’inertie à l’arbre moteur 33, pour la régularité du fonctionnement et pour équilibrer le mouvement sinusoïdal alternatif du mécanisme et ainsi limiter les vibrations et réduire la consommation énergétique.
Le mécanisme d’inversion alternée du sens de rotation 30 comprend un système excentrique 34 entrainé en rotation par l’arbre moteur 33 et convertissant la rotation de l’arbre moteur 33 en un mouvement rotatif oscillant d’un balancier oscillant 35, et ce balancier oscillant 35 est couplé en rotation avec la portion d’accouplement 22 de la fraise de découpe 2.
Dans une réalisation particulière, le système excentrique 34 comprend une roue dentée 36 en engrènement avec l’arbre moteur 33, soit directement soit via un réducteur ou un multiplicateur. Aussi, il est envisageable de prévoir un réducteur à engrenages de rapport de réduction de 1 jusqu’à 1/10
Le système excentrique 34 comprend également une bielle 37 pourvue d’une première extrémité 371 articulée sur la roue dentée 36 et d’une seconde extrémité 372 articulée sur le balancier oscillant 35. Ainsi, l’arbre moteur 33 entraîne en rotation la roue dentée 36 et la bielle 37 effectue un mouvement de va-et-vient de sorte que sa seconde extrémité 372 fait osciller le balancier oscillant 35 qui pivote successivement vers la droite et vers la gauche. Dans l’exemple illustré, le balancier oscillant 35 effectue une demi-rotation de 90 degrés à droite à la descente de la bielle 37, puis une demi-rotation de 90 degrés à gauche à la montée de la bielle 37. Ainsi, l’amplitude des oscillations du balancier oscillant 35 est de 90 degrés, mais elle peut être supérieure et par exemple être comprise entre 90 et 120 degrés.
Le balancier oscillant 35 est couplé en rotation avec la portion d’accouplement 22 de la fraise de découpe 2, et plus précisément le balancier oscillant 35 présente une section dentée qui est en engrènement avec un pignon 38 solidaire de la portion d’accouplement 22. Le rapport entre la section dentée du balancier oscillant 35 et le pignon 38 permet d’obtenir un rapport de multiplication par exemple entre 6 et 8, afin de permettre au balancier oscillant 35 dans son oscillation de 90 degrés (voire 120 degrés) d’obtenir sur le pignon 38, et donc sur la fraise de découpe 2, une rotation alternative de 2 tours à droite puis de 2 tours à gauche.
Selon une option avantageuse, le dispositif d’entraînement motorisé 3 comprend un variateur pour une variation de la vitesse de rotation de l’arbre moteur 33. Par exemple, ce variateur va permettre lors du démarrage de stabiliser la coupe et éviter les rebonds. En effet, au démarrage la vitesse de rotation pourra être augmentée progressivement et automatiquement jusqu’à atteindre une vitesse nominale, suivant une rampe d’accélération, dont le temps pourra être programmable par l’opérateur, par exemple de 0,3 à 1 seconde.

Claims (27)

  1. Appareil de coupe (1) comprenant :
    - une fraise de découpe (2) qui est allongée autour d'un axe principal (20) et qui comporte une portion de coupe (21) et une portion d’accouplement (22), et
    - un dispositif d’entraînement motorisé (3) qui est accouplé mécaniquement à la portion d’accouplement (22) de la fraise de découpe (2) pour entraîner cette fraise de découpe (2) en rotation autour de l’axe principal (20) ;
    ledit appareil de coupe (1) étant caractérisé en ce que :
    - la portion de coupe (21) de la fraise de découpe (2) comprend au moins une dent de coupe à droite (23) munie d’une arête de coupe droite (230) orientée pour une coupe dans un sens horaire (S1) de rotation de la fraise de découpe (2), et au moins une dent de coupe à gauche (24) munie d’une arête de coupe gauche (240) orientée pour une coupe dans un sens antihoraire (S2) de rotation de la fraise de découpe (2) ; et en ce que
    - le dispositif d’entraînement motorisé (3) intègre un mécanisme d’inversion alternée du sens de rotation (30) pour entraîner la fraise de découpe (2) en rotation alternativement dans le sens horaire (S1) avec une première amplitude angulaire et dans le sens antihoraire (S2) avec une deuxième amplitude angulaire.
  2. Appareil de coupe (1) selon la revendication 1, dans lequel la première amplitude angulaire et la deuxième amplitude angulaire sont équivalentes.
  3. Appareil de coupe (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première amplitude angulaire et la deuxième amplitude angulaire sont chacune supérieures ou égales à 360 degrés.
  4. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première amplitude angulaire et la deuxième amplitude angulaire sont chacune inférieures ou égales à 1440 degrés.
  5. Appareil de coupe (1) selon les revendications 3 et 4, dans lequel la première amplitude angulaire et la deuxième amplitude angulaire sont chacune comprises entre 540 et 1080 degrés.
  6. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’arête de coupe droite (230) et l’arête de coupe gauche (240) présentent un même rayon de coupe.
  7. Appareil de coupe (1) selon la revendication 6, dans lequel la fraise de découpe (2) comprend au moins un limiteur de hauteur de coupe (40 ; 41 ; 42) ayant un rayon de limitation inférieur au rayon de coupe.
  8. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une dent de coupe à droite (23) et l’au moins une dent de coupe à gauche (24) présentent un même angle de dépouille (A1) compris entre 6 et 20 degrés.
  9. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une dent de coupe à droite (23) et l’au moins une dent de coupe à gauche (24) présentent un même angle de coupe (A2) compris entre 15 et 40 degrés.
  10. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une dent de coupe à droite (23) et l’au moins une dent de coupe à gauche (24) présentent chacune une face frontale de coupe (241) délimitant une zone frontale (28), et une face dorsale (242) opposée délimitant une zone dorsale (29).
  11. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’arête de coupe droite (230) et l’arête de coupe gauche (240) sont décalées angulairement autour de l’axe principal (20) selon un angle d’ouverture (A3) compris entre 90 et 270 degrés.
  12. Appareil de coupe (1) selon la revendication 11, dans lequel l’angle d’ouverture (A3) est compris entre 120 et 180 degrés.
  13. Appareil de coupe (1) selon les revendications 7, 10 et 12, dans lequel l’au moins un limiteur de hauteur de coupe (41 ; 42) est localisé dans la zone frontale (28).
  14. Appareil de coupe (1) selon la revendication 13, dans lequel l’au moins un limiteur de hauteur de coupe comprend deux limiteurs de hauteur de coupe (41) qui sont décalés angulairement autour de l’axe principal (20) selon un angle de 90 degrés et à équidistance respective de l’arête de coupe droite (230) et de l’arête de coupe gauche (240).
  15. Appareil de coupe (1) selon la revendication 10, dans lequel l’angle d’ouverture (A3) est de 90 degrés.
  16. Appareil de coupe (1) selon les revendications 7, 10 et 15, dans lequel l’au moins un limiteur de hauteur de coupe (40) est localisé dans la zone dorsale (29).
  17. Appareil de coupe (1) selon la revendication 16, dans lequel l’au moins un limiteur de hauteur de coupe comprend deux limiteurs de hauteur de coupe (40) qui sont décalés angulairement autour de l’axe principal (20) selon un angle de 90 degrés et à équidistance respective de l’arête de coupe droite (230) et de l’arête de coupe gauche (240).
  18. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel l’arête de coupe droite (230) et l’arête de coupe gauche (240) sont rectiligne et parallèles à l’axe principal (20).
  19. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel l’arête de coupe droite (230) et l’arête de coupe gauche (240) sont hélicoïdales autour de l’axe principal (20).
  20. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 19, dans lequel l’au moins une dent de coupe à droite (23) et l’au moins une dent de coupe à gauche (24) sont monoblocs avec la fraise de découpe (2).
  21. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 19, dans lequel la fraise de découpe (2) comprend un arbre central (26) centré sur l’axe principal (20) et des modules de coupe (27) montés bout à bout sur l’arbre central (26) et couplés en rotation à cet arbre central (26), où chacun desdits modules de coupe (27) comprend au moins une dent de coupe à droite (23) et/ou au moins une dent de coupe à gauche (24).
  22. Appareil de coupe (1) selon la revendication 21, dans lequel chacun des modules de coupe (27) comprend au moins une dent de coupe à droite (23) et au moins une dent de coupe à gauche (24).
  23. Appareil de coupe (1) selon la revendication 21, dans lequel les modules de coupe (27) comprennent plusieurs modules de coupe droite qui comprennent chacun au moins une dent de coupe à droite (23), et plusieurs modules de coupe gauche qui comprennent chacun au moins une dent de coupe à gauche (24), et les modules de coupe droite sont montés en alternance avec les modules de coupe gauche.
  24. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d’entraînement motorisé (3) comprend un moteur rotatif (32) entrainant un arbre moteur (33) en rotation selon un unique sens moteur (S3), et le mécanisme d’inversion alternée du sens de rotation (30) comprend un système excentrique (34) entrainé en rotation par l’arbre moteur (33) et convertissant la rotation de l’arbre moteur (33) en un mouvement rotatif oscillant d’un balancier oscillant (35), lequel balancier oscillant (35) présentant une section dentée qui est en engrènement avec un pignon (38) solidaire de la fraise de découpe (2).
  25. Appareil de coupe (1) selon la revendication 24, dans lequel le système excentrique (34) comprend une roue dentée (36) en engrènement avec l’arbre moteur (33), soit directement soit via un réducteur ou un multiplicateur, et une bielle (37) pourvue d’une première extrémité (371) articulée sur la roue dentée (36) et d’une seconde extrémité (372) articulée sur le balancier oscillant (35).
  26. Appareil de coupe (1) selon la revendication 24 ou 25, dans lequel le dispositif d’entraînement motorisé (3) comprend un volant d’inertie accouplé à l’arbre moteur (33).
  27. Appareil de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications 24 à 26, dans lequel le dispositif d’entraînement motorisé (3) comprend un variateur pour une variation de la vitesse de rotation de l’arbre moteur (33).
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