CH624874A5

CH624874A5 -

Info

Publication number: CH624874A5
Application number: CH966078A
Authority: CH
Inventors: Hideo Kawakami; Masami Endo; Fumio Yamazaki
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Priority date: 1977-09-17
Filing date: 1978-09-15
Publication date: 1981-08-31
Also published as: US4236432A; DE2839962A1; JPS5445895A

Description

La présente invention concerne une lame de scie vibrante comportant un corps et des dents ainsi qu'une scie vibrante automatique équipée de cette lame.

Il est bien connu de découper des gorges le long de lignes précédemment inscrites sur les pièces, en particulier des plaques de bois ou des plaques de matière synthétique, en actionnant d'un mouvement alternatif une lame de scie vibrante dans le sens de sa direction longitudinale. Dans une telle machine, l'opérateur supporte et guide la pièce manuellement de sorte que la pièce soit découpée par le déplacement de la lame de scie le long de la ligne tracée sur cette pièce.

Récemment, en raison d'une diminution du nombre d'opérateurs qualifiés et de l'application des machines-outils à commande numérique au travail du bois, il a été proposé d'automatiser le guidage de la pièce, la rotation de la lame de scie vibrante, ainsi que la mise en place et le retrait des extrémités de la lame au moyen d'organes de fixation. Toutefois, dans ces machines, la lame de scie vibrante elle-même n'a subi aucun perfectionnement et une lame conventionnelle a été utilisée.

Les fig. la et lb illustrent un exemple de lame de scie vibrante conventionnelle 10 qui montre une pluralité de dents de scie 11 espacées les unes des autres, et dont chacune présente une largeur T qui correspond à la largeur du corps 12 de la lame de scie vibrante 10, cette largeur T déterminant la largeur de la gorge de la pièce à découper. L'épaisseur S2 du corps 12 (ou l'épaisseur D) de la lame 10 = la hauteur S1 en indice de la dent 11 + S2 est prédéterminée de telle manière que la lame de scie vibrante présente une certaine rigidité pour résister à la force réactive engendrée lorsqu'une gorge est coupée et pour supporter suffisamment bien la tension exercée sur la lame dans sa direction longitudinale lorsque la pièce est coupée. Lorsque la lame de scie conventionnelle illustrée par les fig. I a et 1 b est montée sur une scie vibrante automatique, dans laquelle le guidage de la pièce, la rotation de la lame de scie ainsi que la fixation des extrémités de la lame sont automatiques, on a constaté qu'on se heurte aux problèmes suivants:

Dans une scie vibrante automatique à profil commandé ou à commande numérique, les éléments de fixation de la lame de scie sont contrôlés angulairement de telle manière que la lame de scie soit déplacée linéairement ou tangentiellement en accord avec la forme d'une ligne droite ou courbe tracée sur la pièce à découper qui est prédéterminée par une information de profil programmée. Toutefois, on a constaté que la ligne de coupe effectivement obtenue dévie quelque peu par rapport à la ligne qu'on souhaite obtenir par l'opération de découpe, ceci malgré la commande angulaire des éléments de fixation, comme illustré par la fig. 2 où la ligne ÄB est la ligne qu'on souhaite obtenir et où la ligne AB' représente la ligne de coupe effectivement obtenue. Ceci est dû au fait que l'avance de la lame de scie est affectée par l'orientation des fibres de la pièce, telle que par exemple une plaque de bois de bambou. Ce phénomène sera expliqué ci-dessous en référence aux fig. 3 et 4.

Dans la fig. 4, les organes de fixation 13 et 14 pincent rigidement les extrémités supérieures et inférieures de la lame de scie vibrante 10, et bien que la direction de ces organes puisse être commandée de manière à orienter la lame de scie dans la direction adéquate au moyen d'un dispositif de contrôle du profil ou de commande numérique, la lame 10 est graduellement dirigée selon l'orientation Z des fibres de la pièce M pendant l'opération de découpe (illustré par la fig. 3). Lorsque la pièce M est guidée dans la direction X comme le montre la fig. 3, bien que la lame de scie 10 soit au départ disposée parallèlement à cette direction X, elle est soumise à une force d'entraînement F qui engendre une résistance à la coupe, et une composante de force Fa de cette résistance F agit sur la partie inférieure (comme représenté sur la fig. 3) de la lame de scie vibrante 10 à cause de l'orientation des fibres de la pièce, cette orientation étant représentée par des lignes obliques sur la fig. 3. De ce fait, la lame de scie 10 est inclinée par la composante de force Fa et se trouve déviée dans une direction normale par rapport à la direction dans laquelle est guidée la pièce telle que représentée sur la fig. 4. La défiection 8 de la lame de scie 10 entraîne que le profil obtenu après découpe de la pièce ne coïncide pas avec le profil qu'on souhaite obtenir et qui est basé sur les instructions programmées. Cependant, cette déviation S n'excède pas une certaine valeur en raison de la force de rappel engendrée par l'augmentation de la tension de torsion et la tension de pliage de la lame 10 qui sont engendrées par une augmentation de la déviation S et en raison d'un effet de coincement des dents de la lame de scie 10 aux coins Q, lorsque la lame se trouve inclinée par rapport à la direction de guidage de la pièce M. Dans l'expérience décrite, la déviation S a atteint 2-3 mm pour une lame de scie vibrante ayant une largeur de 0,7 mm. Si la lame de scie avait été utilisée dans des conditions entraînant sa déviation, elle se serait brisée sous l'effet des tensions engendrées par sa courbure et de la chaleur produite par la friction due au contact avec les parois de la pièce à découper M. Même lorsqu'on utilise un guide 15 tel que représenté par la fig. 5, la lame se brise sous l'action des tensions répétées, provoquées par sa courbure et en raison de la chaleur due au frottement de la lame 10 sur la surface de guidage du guide 15. En outre, la gorge de découpe K ne se forme pas verticalement par rapport à la surface de la pièce à découper, comme le montre la fig. 6, lorsque la lame de scie est incurvée. Lorsqu'une telle gorge K est utilisée comme gorge pour une lame de découpe pour la réalisation de matrices, il est impossible d'obtenir un produit de haute qualité.

Dans l'expérience suivante, on a utilisé un contre-plaqué à 9 couches ayant une épaisseur de 1 mm, utilisé pour la réalisation de matrices, et une lame de scie telle que représentée par la fig. 1, afin d'observer comment la lame de scie est déviée par l'orientation des fibres de la pièce à découper.

La fig. 7a est une représentation selon laquelle le contre-plaqué susmentionné est découpé selon les directions radiales espacées de 15° dont le plan X-Y, ou h! à h24 et Hj à H24 désigne des trous destinés à l'introduction de la lame de scie 10 pour démarrer la découpe des rainures, les lignes interrompues reliant les trous intérieurs aux trous extérieurs représentant les lignes idéales découpées selon les instructions programmées. La lame de scie part d'un trou intérieur pour effectuer une découpe le long de la ligne interrompue jusqu'en un point P,, par exemple, et d'un trou extérieur jusqu'au même point intermédiaire Pj. Toutefois, comme on peut le constater sur la fig. 7a, certaines lignes, par exemple celles connectant ht à effectivement découpées dans la pièce, ne coïncident pas avec la ligne idéale connectant h, à H] en passant par le point intermédiaire Pj. Les raisons de cette déviation illustrée par la fig. 7b seront décrites ci-dessous. La fig. 8a représente un modèle de contre-plaqué comportant 9 couches qui sont laminées de telle façon que l'orientation des fibres des couches impaires soit

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sensiblement perpendiculaire à celle des fibres des couches paires. On estime que les orientations des couches correspondent approximativement aux axes X et Y des coordonnées rectangulaires respectivement représentées par les fig. 8b et 8c.

Lorsqu'une telle plaque de contre-plaqué est découpée comme dans le cas de la fig. 7a, et bien que ce qui suit ne soit pas absolument correct du fait que l'orientation des fibres n'est pas toujours disposée uniformément, on a constaté que la déviation de la ligne de coupe réelle par rapport à la ligne de coupe prédéterminée atteint une valeur maximale à 50", 75°, 105°, 165°, 195°, 255°, 285° et 345°, atteint une valeur intermédiaire à 30°, 60°, 120°, 150°, 210°, 240°, 300e et 330°, et atteint une valeur maximale à 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270e et 315° dans les coordonnées rectangulaires dans lesquelles la ligne h12-HI2 (h24-H24) correspond à l'axe X et où la ligne h6-H6 (h18-H18) correspond à l'axe Y. La raison pour laquelle on obtient des déviations aussi variables selon l'orientation de la ligne de coupe sera décrite ci-dessous.

La fig. 9 illustre un modèle de contre-plaqué où l'orientation des fibres est croisée de façon idéale. Il est à remarquer que lorsque l'opération de découpe démarre au centre de la plaque et se développe dans une direction radiale, la lame de scie 10 est affectée et déviée par l'orientation des fibres dans la direction X dans la zone ombrée de la fig. 9 et par l'orientation des fibres dans la direction Y dans la zone non ombrée de la fig. 9. En conséquence, les lignes de coupe hj-P/ et Hi-P/' ne coïncident pas avec les lignes hj-Pj et Hj-P! comme le montre la fig. 7b.

Habituellement lorsqu'un patron est tracé à la surface d'une pièce telle qu'une plaque de bois, et découpé au moyen d'une scie sauteuse, l'opération de coupe s'effectue en observant la progression de la découpe et en corrigeant s'il y a lieu la découpe de façon manuelle en contrôlant le guidage de la pièce. Toutefois, les scies vibrantes automatiques à commande numérique ne sont pas équipées pour effectuer une telle opération de contrôle de la déviation et même s'il est techniquement imaginable de réaliser une telle machine à contrôle et à correction automatique de la déviation, cette dernière serait trop coûteuse et non rentable.

En outre, on a proposé récemment des lames de scie 10 ayant des dents 11 déviées alternativement dans une direction transversale telle que représentée par les fig. 10a et 10b. Bien qu'une telle lame de scie vibrante 10 soit avantageuse pour découper des pièces en métal, elle est inutilisable pour couper une pièce ayant une certaine élasticité telle qu'une plaque de bois ou une plaque de bambou parce que, au cours de l'opération de découpe de tels matériaux fibreux, lorsque la qualité de la coupe est abaissée, le degré de déformation élastique de la partie de la pièce en contact avec la lame de scie et le degré de restitution élastique de la pièce après la découpe est supérieur à ceux constatés dans le cas où la lame de scie présente une bonne qualité de découpe. Pour cette raison, la largeur de la rainure de découpe est réduite et la réduction et la non-uniformité de la largeur de la rainure de coupe rendent impossible l'introduction d'une lame de coupe pour la réalisation de matrices. Par ailleurs, il est difficile de rendre avec précision la ligne 10a-10a de la dent de scie perpendiculaire à l'axe 10C-10C de la lame de scie et de dimensionner avec précision ses dents de façon à rendre cette lame bilatéralement symétrique (Tj = T2) comme le montre la fig. 11. De ce fait, pour autant qu'on utilise une lame de scie vibrante pourvue d'une série de dents telle que représentée par les fig. 10a et 10b dans une scie vibrante automatique, il est généralement difficile de découper une gorge coïncidant parfaitement avec une lame prédéterminée et en particulier des cercles découpés dans le sens des aiguilles d'une montre et des cercles découpés dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre selon les mêmes instructions programmées auront des diamètres différents. De ce fait, il est impossible d'utiliser une lame de scie vibrante conventionnelle dans une scie vibrante à commande automatique. De plus, il est requis que la lame de scie vibrante conventionnelle soit pourvue d'un nombre égal de séries de dents en contact avec la pièce pendant l'opération de découpe pour équilibrer la ligne de coupe.

La présente invention se propose de remédier à ces divers inconvénients en réalisant une lame de scie vibrante dont la construction est conçue pour réaliser une découpe nette lorsqu'elle est montée sur une machine automatique.

Dans ce but, la lame de scie selon l'invention est caractérisée en ce que pour certaines de ces dents, les milieux des bords coupants sont déformés de telle manière qu'elles présentent des extrémités pointues qui se projettent au-delà des surfaces des côtés du corps de la lame de scie.

La scie vibrante automatique selon l'invention présente les caractéristiques spécifiées dans la revendication 4.

La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel:

la fig. la est une vue frontale d'un type de lame de scie vibrante conventionnelle,

la fig. lb est une vue de côté de la lame de scie de la fig. la,

la fig. 2 illustre la déviation observée entre la ligne de coupe effectivement obtenue et la ligne de coupe que l'on souhaite obtenir,

la fig. 3 est une vue illustrant les forces agissant sur la lame de scie vibrante entraînant sa déviation,

la fig. 4 illustre une lame de scie subissant une déviation,

la fig. 5 est une vue schématique illustrant un guide agissant sur la lame de scie,

la fig. 6 est une vue en coupe verticale représentant une pièce à découper vue du côté gauche de la fig. 5,

la fig. 7a est une vue illustrant la relation entre les lignes de découpe radiales idéales et les lignes de découpe effectivement obtenues au moyen d'une lame de scie telle qu'illustrée par la fig. la, la fig. 7b est une vue agrandie de l'une des lignes de découpe de la fig. 7a,

la fig. 8a illustre une plaque de contre-plaqué comportant 9 couches laminées superposées,

les fig. 8b et 8c montrent les orientations respectives des fibres des couches paires et des couches impaires d'une plaque de contre-plaqué à 9 couches de bois,

la fig. 9 illustre une configuration modèle de l'orientation des fibres dans la plaque de contre-plaqué de la fig. 8a,

les fig. 10a et 10b sont respectivement des vues frontales et de côté d'un autre type de lame de scie vibrante conventionnelle,

la fig. 11 est une vue agrandie d'une partie d'une dent de la lame de la fig. 10a,

les fig. 12a et 12b sont respectivement des vues frontales et de côté d'une lame de scie selon l'invention,

la fig. 12c représente une coupe transversale selon la ligne 12c-12cdelafig. 12a,

la fig. 12d est une vue agrandie en perspective d'une partie des dents de scie de la lame illustrée par la fig. 12a,

la fig. 13 représente schématiquement une vue de côté d'une scie vibrante automatique équipée d'une lame de scie selon l'invention,

la fig. 14 est une vue de dessus d'une pièce à découper montée sur un cadre mobile lui servant de support,

la fig. 15 est une vue en coupe d'un mécanisme rotatif de la machine illustrée par la fig. 13, et la fig. 16 illustre un patron de lignes de découpe pouvant être obtenues par la machine selon l'invention équipée de la lame de scie selon l'invention.

En référence aux fig. 12a à 12d, la pointe de chaque dent de scie 11 de la lame 20 a subi une déformation en forme de V qui se présente comme une dépression de la partie centrale de son arête tranchante comme le montre plus particulièrement la fig. 12d. Les 2 extrémités 23 et 24 de ladite arête tranchante déformée de la dent de scie 11 sont taillées en pointe et se projettent au-delà des surfaces des côtés 21 et 22 du corps de la lame de scie de façon à réaliser 2 crochets pour la dent de scie de la lame de scie vibrante.

Bien que plusieurs dents de la lame de scie soient déformées en forme de V, toutes les dents 11 ne présentent pas cette déformation,

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ceci parce que si toutes les dents présentaient cette déformation en forme de V, la capacité de découpe de pièces par mouvement alternatif vertical de la lame de scie serait réduite. En conséquence, on ne réalise cette déformation en forme de V que pour un nombre adéquat de dents de scie. Par exemple, l'expérience a montré qu'il était avantageux de prévoir une dent de scie sans déformation et 2 dents de scie pourvues desdits crochets, disposées alternativement.

La fig. 13 représente une vue schématique d'une scie vibrante automatique équipée d'une lame de scie telle que décrite ci-dessus, où la lame de scie 20 est fixée au moyen d'organes de fixation supérieurs 33 et inférieurs 34. L'organe de fixation supérieur 33 est connecté à une tête d'entraînement supérieur 36 montée à l'extrémité frontale d'un bras 32 relié à un socle 31 et l'organe de fixation inférieur 34 se trouve également connecté à une tête d'entraînement inférieur 37.

Un moteur d'entraînement électrique ainsi que des moyens d'entraînement pour actionner verticalement selon un mouvement alternatif la lame de scie 20 sont connectés à chacune des têtes d'entraînement 36 et 37, chacun de ces moyens d'entraînement comprenant une courroie de réglage et un mécanisme articulé (non représenté). Dans chaque tête se trouve également un moteur à impulsion pour tourner en synchronisme les organes de fixation 33 et 34, des impulsions de mêmes phases étant appliquées aux moteurs à impulsion par l'intermédiaire d'un générateur d'impulsion (non représenté). Une table 35 est montée sur le socle 31, cette table étant équipée d'un certain nombre de galets 38 qui dépassent sa surface supérieure de telle manière que la pièce à découper repose sur eux et puisse être déplacée aisément sur la table 35.

La fig. 14 illustre des cadres 41 et 42 mobiles respectivement dans les directions des axes X et Y, montés sur la table 35 et retenant une pièce 43.

La fig. 15 illustre un mécanisme rotatif logé dans la tête d'entraînement 36 et comportant un moteur à impulsion 52 relié au cadre fixe 51 et responsable de la rotation de la lame de scie. L'axe de sortie du moteur à impulsion 52 est connecté à un arbre 53 par l'intermédiaire d'un dispositif de coupage 50. La rotation de l'arbre 53 est transmise à un arbre cannelé mâle 56 par l'intermédiaire d'un train d'engrenages, un axe 54 et un arbre cannelé femelle 55 grâce à quoi l'organe de fixation 33 et par suite la lame de scie 20 sont entraînés en rotation. L'arbre cannelé mâle 56 est entraîné de haut en bas par un élément cylindrique 58 (connecté à un mécanisme 5 articulé non représenté). Un ressort de tension 59 est fixé à l'arbre cannelé mâle 56 de façon à le solliciter vers le haut, de sorte qu'une tension est appliquée à la lame de scie 20 de façon à diminuer sa déviation. En outre, si la lame de scie 20 est accidentellement brisée, elle est aisément tirée vers le haut.

io La fig. 16 illustre un patron de rainures découpées au moyen de la scie vibrante automatique équipée de la lame de scie décrite.

Les avantages obtenus par la lame de scie et la scie vibrante automatique équipée de cette lame sont les suivants.

Du fait que la lame de scie présente un certain nombre de dents 15 ayant une arête tranchante en forme de V terminée par 2 pointes aiguisées, elle coupe au moyen de ces pointes les fibres de la pièce à découper de telle manière que la lame n'est pas déviée en raison de l'orientation de ces fibres pendant l'opération de découpage, et se brise accidentellement moins facilement au cours de cette opération. 20 II en résulte que la largeur d'une gorge découpée est sensiblement uniforme sur toute sa longueur et qu'il est possible de découper une gorge coudée circulaire ayant un rayon de courbure inférieur à la moitié de celui d'une gorge découpée au moyen d'une lame de scie traditionnelle. D'autre part, du fait de l'existence des 2 pointes 25 formées de chaque côté de l'arête tranchante de certaines dents de la lame de scie, la déviation de la lame due à l'orientation des fibres de la pièce à découper est diminuée par rapport à celle constatée avec les lames de scie conventionnelles comme le montrent les fig. 10a et 10b. De ce fait, lorsqu'on utilise cette lame de scie sur une 30 scie vibrante automatique, la gorge de découpe se trouve en parfait accord avec les instructions préalablement programmées, cette découpe étant particulièrement appropriée pour la réalisation de matrice.

Bien que les dents de la lame de scie décrite aient une arête 35 tranchante présentant une dépression centrale en forme de V, il est possible de réaliser des formes différentes à condition qu'elles présentent 2 pointes acérées se projetant au-delà des surfaces des côtés du corps de la lame de scie.

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4 feuilles dessins

Claims

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1. Lame pour scie vibrante comprenant un corps et des dents, caractérisée en ce que pour certaines de ces dents les milieux des bords coupants sont déformés de telle manière qu'elles présentent des extrémités pointues qui se projettent au-delà des surfaces des côtés du corps de la lame de scie.

2. Lame pour scie vibrante selon la revendication 1, caractérisée en ce que les milieux des bords tranchants de certaines dents présentent une déformation ayant une forme générale de V.

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REVENDICATIONS

3. Lame de scie vibrante selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte, disposées alternativement le long du corps de cette lame, un nombre prédéterminé de dents pourvues desdites extrémités pointues et une dent non déformée.

4. Scie vibrante automatique équipée d'une lame de scie selon la revendication 1.