LU84171A1 - Dispositif de compensation dynamique des efforts d'inertie dans une machine de decoupe de pierres ou d'autres materiaux durs - Google Patents

Description

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Dispositif de compensation dynamique des efforts d'inertie dans une machine de découpe de pierres ou d'autres matériaux durs 5 La présente invention concerne un dispositif de compensation dynamique des efforts d'inertie dans une machine de découpe de pierres ou d'autres matériaux durs, comprenant une lame de scie oscillante à mouvement alternatif montée dans un châssis porte-lame pivotant autour d'un 10 axe et actionné par une bielle, entraînée, à son tour, par un volant muni d'un contrepoids.

Ces genres de scies sont utilisées avantageusement pour les coupes de blocs de grosses dimensions, ceci au détriment des scies circulaires, dont les disques rotatifs sont 15 limités dans leur dimension. Malheureusement, les scies à mouvement alternatif ont l'inconvénient d'une grande inertie étant donné que le mouvement de va-et-vient de la lame implique à chaque demi-période une inversion de mouvement au passage duquel le châssis porte-lame doit être 20 relancé pratiquement ä partir de l'arrêt. Il en résulte non seulement une consommation élevée d'énergie, mais également une limitation de la vitesse d'utilisation.

Le but de la présente invention est de prévoir un dispositif d'entraînement assisté qui permet une camper.sa-. 25 tion de l'inertie et facilite le relancement du châssis porte-lame S chaque demi-période.

Pour atteindre cet objectif, l'invention propose un dispositif de compensation dynamique des efforts d'inertie dans une machine du genre précité, gui est essentiellement 30 caractérisé par un couple de vérins pneumatiques souples exerçant, en sens opoosês, une action de ressort sur ledit châssis porte-lame, chacun ces vérins ayant un débit de fuite et d'admission c'air contrôlé, permettant à leur action sur ledit châssis d'être proportionnelle à la fréquence 35 de battement de celui-ci.

1 Chaque vérin est, de préférence, constitué d'un soufflet en caoutchouc a deux anneaux.

La section de l'orifice de fuite et d'admission de chaaue vérin ce ut être réglable au m.over, d'uns vanne.

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Etant donné que l'action exercée par les soufflets est proportionnelle à la fréquence de battement, la résistance qu'ils opposent au mouvement lors du démarrage de la machine est très faible, en comparai-5 son de celle, par exemple, qu'il faudrait vaincre si l'on utilisait des ressorts mécaniques à la place des soufflets pneumatiques.

, - Au fur et à mesure que le rythme des oscilla tions du châssis augmente pour se stabiliser à une 10 fréquence de travail déterminée, la résistance au mouvement exercée par ces soufflets augmente progressivement. Toutefois, cette résistance ne constitue pas un inconvénient. Au contraire, elle constitue un amortissement bénéfique pour le châssis oscillant 15 chaque fois que celui-ci arrive au point mort haut ou j au point mort bas. En outre, lorsque le châssis ; est arrivé au point mort haut ou bas, le soufflet qui, i à ce moment-là est comprimé à fond, exerce, en se dilatant, une poussée supplémentaire sur le châssis 20 et favorise le redémarrage de celui-ci à partir de l'arrêt momentané lors du passage au point d’inversion.

D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré, présenté ci-dessous, à titre 25 d'illustration, en référence aux figures dans lesquelles : la figure 1 est une vue schématique générale d'une partie d’une machine selon l'invention ; la figure 2 montre les détails du dispositif de compensation selon l'invention ; 30 la figure 3 montre une vue suivant le plan de coupe III-III de la figure 2 -, .les figures 4 et 5 sont des diagrammes illustrant les explications sur les forces en présence et 35 la figure 6 montre différentes courbes repré sentant les forces en présence.

Sur la figure 1, on voit une lame 4 typique, en forme de " X " portée et tensionnée dans un châssis r « -3- porte-lame 6 de forme sensiblement triangulaire et pouvant pivoter, par l'une de ses extrémités, autour d'un axe 8 sensiblement horizontal, monté sur un châssis fixe 14 de la machine. Le pivotement de ce 5 châssis 6 autour de l'axe 8 déplace, par conséquent, l'arête de coupe de la lame 4 suivant un arc de cercle.

Un moteur 10, par exemple électrique, entraîne un volant 12 muni d'un contrepoids, non montré, dont le mouvement rotatif est converti en mouvement alternatif 10 au moyen d'une bielle 16 qui est articulée sur le châssis porte-lame 6.

L'un des montants, par exemple le montant 6a du châssis porte-lame 6 passe entre deux vérins souples antagonistes 20, 22 qui sont fixés sur un support fixe 15 24 solidaire du châssis fixe 14. Chacun de ces vérins est, de préférence, constitué d'un soufflet en caoutchouc à deux anneaux respectivement 20a, 20b et 22a, 22b.

Par suite du mouvement oscillant du châssis 120 porte-lame 6, ces vérins subissent des expansions et compressions successives. Sur les figures 2 et 3, le châssis 6 se trouve au point mort oü le vérin 20 est en expansion et le vérin 22 en compression. Le rapport des volumes entre l’état d'expansion et l'état 25 de compression est de l'ordre de 10 à 1. Toutefois, rien n'empêche de changer ce rapport si le type de machine l'exige.

Chaque soufflet 2C, 22 est équipé d'une ouverture calibrée 26, 28 , qui permet un débit de fuite 30 et d'admission contrôlé. La section des orifices 26, 28 est réglée de telle manière que, lors du mouvement oscillant du châssis €, le débit ce fuite de l'un des soufflets et le débit d'aspiration dans l'autre soufflet soient un compromis entre le besoin de conserver dans 35 le soufflet comprimé une pression suffisamment forte pour exercer une force appréciable sur le montant 6a lors de l'expansion de ce soufflet et la nécessité P* de ne pas opposer trop de résistance au mouvement du -4- t châssis G lors de la compression des soufflets, surtout lors du démarrage de la machine.

Dans un mode de réalisation préféré, chacun des orifices 24, 26 est pourvu d'une vanne de réglage 5 du débit de fuite ou d'admission d'air.

La figure 4 montre graphiquement la bielle 16, le volant tournant autour du centre 0 n'étant pas représenté. Les différents symboles sur cette figure représentent : 10 P : le pied de bielle qui est relié au montant 6a du châssis 6 T : la tête de bielle reliée sur le volant à une distance r du centre O de rotation de celui-ci 15 CO : vitesse de rotation angulaire du volant 1 : longueur de la bielle 16 ( 1 ^ 5r )

m : masse équivalente au châssis en P

g ; constante de gravitation Les efforts développés dans la bielle 16 sont F = -m^ 20 ^ étant 1 'accélération dans la direction y du point P.

L'équation du mouvement en P est définie par : te P = rsinU^t + c y d',p 7 2 25 Y - -=-r €àJ sin CAJ t y 2 dt

La force d'accélération en P est donc définie par (I4 = m r CO 2 sin CU t 30

La courbe illustrant 1'évolution de cette force est. représentée sur la figure 5.

Le système de ressorts antagonistes 20 et 22 engendre une transformation du mouvement alternatif 35 forcé en mouvement vibratoire entretenu. A cet effet, il faut eue les forces de compression et de détente des ressorts correspondant aux forces ci-dessus appliquées r; ' à la bielle.

Y

-δει l'on-considère les vérins pneumatiques comme des ressorts de dureté K , ayant des valeurs égales et opposées pour CUt = 0 , la force qu'ils développent peut alors s'écrire : ^ (2) Fc = - Kr s in Cüt .

La courbe représentant cette force Fc est également représentée sur la figure 5.

La compensation ainsi obtenue sera minimale 10 pour une vitesse nulle et maximale pour une vitesse telle que . i-

Fc = -F^j- soit = \ l—k-

Avec de tels ressorts, les efforts au démarrage 15 seraient considérables.

Pour remédier à cet inconvénient, il faut faire varier la valeur K de la dureté des ressorts en fonction de la vitesse angulaire CO . Ceci est réalisé grâce aux ouvertures calibrées 26 et 28 dans les 20 ressorts 20 et 22. Ces ouvertures calibrées 26, 28 transforment les caractéristiques de dureté des ressorts

en V0 F

Kr = S- - ( 1 - =-- )

Vx TT U> VQ

25 ou S est la section d'un vérin V0 est le volume maximal d'un vérin Vt est le volume minimal d'un vérin F est le débit de fuite a travers les ouvertures 26 et 28 30 CU est la pulsation ou vitesse angulaire du volant

vr F

(3) Fn = -S —— ( 1 - =-- ) sinOJ t ° VX ΤΤων0 3 le résultante des efforts dans la bielle est (4j Fb = Ffr + Fc + Fg

Fg = - mg ( force due à la gravité )

S

ï -6-

2 V0 F

(5) Fb = mr CO siniüt - S— ( 1- -jj-ÿ— ) sin OJt - mg • 5 Toutes les forces composantes des équations (4) et (5) sont illustrées dans la figure 6.

* 9 j - Ί _ f i ! i i !

Claims (4)

1. Dispositif de compensation dynamique des efforts d'inertie dans une machine de découpe de pierres ou d'autres matériaux durs, comprenant une lame de scie • oscillante à mouvement alternatif montée dans un 5 châssis porte-lame pivotant autour d'un axe et actionné par une bielle, entraînée, à son tour, par un volant muni d'un contrepoids, caractérisé par un couple de vérins pneumatiques souples (20,22) exerçant, en sens opposés, une action de ressort sur ledit châssis 10 porte-lame (6) , chacun des vérins (20,22) ayant un débit de fuite et d'admission d'air contrôlé, permettant à leur action sur ledit châssis (6) d'être proportionnelle à la fréquence de battement de celui-ci.

2. Dispositif selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce que chaque vérin (20,22) comporte une ouverture calibrée (26,28).

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 , caractérisé en ce que chaque vérin (20,22) est constitué d'un soufflet en caoutchouc 20. deux anneaux (20a,20b) (22a,22b) .

4. Dispositif selon la revendication 2 , caractérisé en ce que l'ouverture calibrée (26,28) de chaque vérin est réglable au moyen d'une vanne. il λ ί .