Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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TITR~ D~ T- ~ I NV ~:r- ~ lON
Porte-couteau destiné à une tête servant à
tailler un équarri et à produire des copeaux.
DnM~ TN'P! D~ T- ~ I ~- V 1': ~- ~ ~ ON
La présente invention se rapporte ~ un porte-
couteau faisant partie de la tête rotative d'une machine
destinée à tailler un équarri et à produire des copeaux,
telle qu'une équarrisseuse-déchiqueteuse.
Cet outillage de coupe consiste en une série de
couteaux de déchiquetage attachés à un rotor cylindrique.
Le montage radial de face de porte-couteau de genre
particulier amène les arêtes tranchantes des couteaux ~
générer la forme d'un cône tronqué quand l'assemblage
entier est en rotation.
co~ x~ D~ T-~lNV~:r-. lON
Les têtes de déchiquetage actuellement en
usage, qui g~nèrent une coupe conique, portent des
couteaux soit attachés directement à un rotor de forme à
peu près conique, soit montés par des moyens de porte-
couteau de genre approprié sur les faces périphériques
d'un rotor polygonal. On peut trouver un exemple d'un
porte-couteau monté sur une tête polygonale dans une
précédente demande de brevet canadienne du demandeur No.
2,143,511 déposée le 27 janvier 1995.
265~
Les designs existants des soi-disant têtes
coniques présentent des inconvénients majeurs. L'un
d'eux est le coût élevé de fabrication d'un rotor de
forme polygonale qui soit dynamiquement balancé. Un
autre est l'effort de levage exercé par l'action de coupe
et appliqué entièrement aux vis de montage avant du
porte-couteau, produisant ainsi des efforts de tension
critiques dans ces éléments. Le positionnement latéral
imprécis du porte-couteau et, par conséquent, du couteau
lui-même, par suite des dégagements diamétraux (jusqu'à
1/16") entre les trous et les vis de montage dans le
porte-couteau, constitue un autre inconvénient majeur.
En outre, le positionnement du couteau sur le porte-
couteau est également imprécis à cause des moyens de
montage similaires utilisés. Il est par conséquent
nécessaire, lors de chaque remplacement de couteau, de
recourir ~ des vis d'ajustement situées sur le porte-
couteau pour aligner les arêtes servant à la finition de
l'équarri, pour chaque jeu de couteaux sur une tête de
déchiquetage, et cela après avoir déjà garni les couteaux
de métal blanc dans un gabarit et les avoir rectifiés en
longueur dans la salle d'affûtage. La fabrication,
actuellement d'usage courant, d'un couteau en forme de
plaque pliée est coûteuse puisqu'elle implique le pliage
et la finition de surfaces courbes en plus de l'usinage
des fentes d'ajustement et des cavités de retenue des
garnitures. L'utilisateur rencontre des complications
équivalentes dans l'affûtage et l'ajustement de ces
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couteaux pour usage journalier. Des inconvénients
additionnels comprennent la construction coûteuse du
porte-couteau à partir d'une pièce d'acier coulé, le
poids supplémentaire occasionné et, parfois, les
problèmes de disponibilité des pièces coulées. Il y a
aussi les problèmes d'usure par abrasion sur la majorité
des porte-couteau à quatre parois et d'une certaine
détérioration des copeaux, toutes deux dues à l'impact
contre la paroi extérieure du porte-couteau. Une
réduction désirable du diamètre du cercle de coupe pour
des têtes utilisant le porte-couteau à quatre côtés est
limitée à cause de l'espace requis entre les porte-
couteau pour permettre la sortie des copeaux hors de la
zone de coupe. Dans un montage conventionnel, les vis de
retenue des couteaux sont engagées dans une plaque,
communément appelée contre-couteau, ayant une surface
plane placée contre la face inférieure du couteau et une
surface opposée inclinée vers une arête à la partie avant
de la pièce, cette dernière surface étant exposée à la
friction des copeaux détachés par l'action de coupe.
L'érosion de cette face de travail et de l'arête
d'attaque du contre-couteau permet parfois l'introduction
de fibres de bois sous l'extrémité du contre-couteau;
l'accumulation progressive de cette fibre peut entra~ner
l'allongement et la rupture des vis qui retiennent les
couteaux. Tout relâchement des vis de retenue des
couteaux qui sont engagées dans le contre-couteau
permettront aussi à l'arête d'attaque de ce dernier
2162~5~
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d'admettre suffisamment de fibres de bois pour engendrer
des pressions destructives entre les faces du couteau et
du porte-couteau.
OBJ~TS ~T ~NONC~ D~ T.~ lNV~:r-~loN
Un objet de la présente invention est de
remédier aux problèmes que présente l'équipement existant
et qui ont été décrits ci-dessus.
Cela est réalisé par un porte-couteau de
conception nouvelle qui est adapté à un montage sur la
face plane d'un rotor circulaire. Le porte-couteau est
un objet plat plié en forme de V, qui consiste en:
une section permettant, par des moyens de
fixation, le montage de face radialement à une partie de
la face plane du rotor; et
une section de retenue du couteau, s'étendant
au-delà de la section du montage de face et étant
inclinée angulairement par rapport à cette dernière, la
section de retenue du couteau ayant des moyens de
fixation du couteau qui sert à tailler un équarri et à
produire des copeaux.
La présente invention se rapporte aussi à une
t~te rotative améliorée destinée à une machine servant à
tailler un équarri et à produire des copeaux, la machine
ayant un arbre d'entra~nement et la tête comprenant:
~16265~
un rotor ayant une face plane circulaire et un
moyeu cylindrique adaptés au montage sur l'arbre
d'entra~nement; la face circulaire présentant une saillie
en forme d'anneau localisée concentriquement à l'arbre
rotatif de la machine;
plusieurs porte-couteau disposés de façon
adjacente, montés sur la face circulaire; chaque porte-
couteau comprenant une première section radiale
définissant une face inférieure fixée à la face
circulaire et portant une rainure correspondant ~ une
partie de la saillie annulaire; chaque porte-couteau
comprenant une section de retenue du couteau s'étendant
intégralement au-delà d'une ligne de pliage en V dans le
porte-couteau;
des moyens de fixation de la section radiale de
chaque porte-couteau à la face circulaire;
un couteau monté sur chacune des sections de
retenue du couteau; et
des moyens de montage amovible du couteau à la
section de retenue; le couteau étant fixé à ladite
section de retenue de manière que, sur rotation de
l'arbre, il puisse tailler un équarri et produire des
copeaux.
Tel que mentionné ci-dessus, un des styles les
plus courants de montage de couteau trouvés dans les
équarrisseuses-déchiqueteuses est celui qui utilise un
2162655
porte-couteau ayant une base fixée aux faces
périphériques d'un rotor polygonal, avec le
positionnement latéral imprécis qui en résulte pour le
porte-couteau et, par conséquent, pour le couteau lui-
même. Le porte-couteau de la présente invention est
attaché par sa section de montage à la face avant de la
plaque du rotor circulaire, dans un plan perpendiculaire
à l'axe de rotation. Puisque les faces de contact entre
les porte-couteau et la plaque du rotor sont usinées à
plat (à l'exception de l'arrangement de clavette avec
rainure correspondante), tous les porte-couteau sont donc
alignés dans un unique plan de montage, cet alignement
étant assuré positivement en resserrant les vis de
fixation. De plus, le couteau lui-même est positionné
avec précision et retenu solidement en place par des
moyens décrits ci-dessous.
L'ensemble du montage des couteaux dans la
présente invention comprend un contre-couteau (ou lève-
copeau) qui comporte, comme le couteau lui-même, deux
extrémités symétriques. Chacune des faces de travail est
trempée en surface, et la face de montage est meulée de
forme concave dans le sens de la longueur. La trempe des
faces réduira l'usure due ~ l'abrasion par les copeaux;
le fait que le couteau soit réversible prolongera
également la durée de service avant que l'affûtage des
faces ou le remplacement de la pièce ne deviennent
nécessaires. Le meulage concave de la face de montage
~1 626~
permet au contre-couteau de fléchir sous le tensionnement
des vis, ce qui maintient les vis de montage du couteau
sous tension et par conséquent aide à bloquer le filetage
contre la rotation. L'effet additionnel de la face
courbe du contre-couteau est d'assurer un contact étroit
de son arête d'attaque, empêchant ainsi la fibre de bois
d'être poussée entre le couteau et le contre-couteau.
D'autres objets et d'autres champs
d'application de la présente invention se dégageront de
la description détaillée qui suit. Il est à noter,
toutefois, que cette description détaillée, même si elle
présente des modes préférentiels de l'invention, n'est
donnée qu'à titre d'illustration, puisque toute personne
expérimentée en la matière pourra y apporter divers
changements et modifications tout en restant dans
l'esprit et la portée de l'invention.
RRi;!Vl;! D~ CRIPTION D~!~ D~!~SINS
La figure 1 est une vue en élévation de face
d'une tête de déchiquetage rotative utilisant une série
de porte-couteau fabriqués d'après la présente invention;
la figure 2 est une vue transversale prise le
long des lignes 2-2 de la figure 1;
la figure 3 est une vue en plan du porte-
couteau;
- 21626~
la figure 4 est une vue transversale prise le
long des lignes 4-4 de la figure 3;
la figure 5 est une vue transversale prise le
long des lignes 5-5 de la figure 3;
la figure 6 est une vue schématique montrant
deux têtes de déchiquetage découpant deux faces
parall~les sur une bille;
la figure 7 est une vue en élévation de face
d'un autre mode d'une tête de déchiquetage rotative
fabriquée d'après la présente invention.
n~CRIPTION D~ MOD~ PR~FfiR~NTI~T~s
Dans les figures 1 et 2, on voit une tête,
généralement désignée 10, destinée à une machine (non
illustrée) servant à tailler un équarri et à produire des
copeaux, ayant un arbre d'entra~nement rotatif 12. La
tête 10 consiste essentiellement en une série de porte-
couteau, généralement désignés 14, montés radialement sur
un rotor circulaire 16 dont une section est un moyeu
cylindrique 18 et l'autre une plaque avant circulaire 20.
Le moyeu 18 et la plaque 20 peuvent constituer un tout
intégral tel qu'illustré dans les dessins ou peuvent être
deux parties séparées rattachées rigidement l'une à
l'autre. Un chapeau circulaire 22 monté par des moyens
de vis 24 à l'extrémité de l'arbre 12 sert à prévenir le
- ' ~1626~5
.
g
déplacement axial du rotor 16 en pressant le moyeu 18
contre un épaulement 26 sur l'arbre 12. La plaque avant
20 comporte des trous filetés 28 destinés à recevoir les
vis de montage 30 pour fixer les porte-couteau 14 à la
tête. Chaque porte-couteau 14 est de plus bloqu~ en
position sur la plaque au moyen d'un arrangement de
clavette et de rainure 32, 34, usiné de façon
concentrique et situé entre la face externe de la plaque
et la face de montage du porte-couteau. Il sera évident
à toute personne expérimentée dans le domaine que
l'arrangement de clavette et de rainure peut différer de
celui illustré dans les dessins, où la clavette serait
sur la face interne du porte-couteau et la rainure dans
la face circulaire de la plaque.
Comme la tête décrite ci-dessus consiste en une
plaque circulaire avec, d'un côté, un moyeu cylindrique,
la pièce entière étant percée et rainurée pour monter sur
un arbre, son coût se compare favorablement à celui de
tout rotor à plusieurs faces, de dimensions suffisantes
pour permettre de monter des porte-couteau en périphérie.
Dans les figures 3-5, le porte-couteau 14
définit un objet plat plié en forme de V, qui comprend
une section de montage de face 14a et une section de
retenue du couteau 14b. La section de montage de face
14a comporte trois trous 36 qui sont configurés en
alignement avec les trois trous filetés 28 de la plaque
21~2655
-- 10 --
circulaire 20, pour permettre aux vis d'attache 30 de
fixer la section 14a radialement sur la face externe du
rotor. Tel qu'illustré dans la figure 1, la rainure 34
décrit un arc de cercle alors que la clavette 32 forme un
anneau sur la face externe du rotor. Chaque section 14a
montre deux côtés radiaux opposés 38 et 40 qui convergent
vers un côté avant concave 42.
La section de retenue de couteau 14b définit
une section généralement rectangulaire qui fait corps
avec la section 14a et se prolonge vers l'extérieur au-
delà d'une ligne de pliage. La section 14b comporte une
paire de trous 44 destinés à recevoir des goujons de fort
diamètre 46 qui sont pressés dans ces ouvertures et fixés
en place par un cordon de soudure ou un épaulement usiné.
Une extrémité des goujons est en retrait par rapport à la
face supérieure 48 du porte-couteau pour loger la tête
des vis 50 de montage du couteau, alors que l'extrémité
opposée passe par des trous correspondants dans le
couteau et excède au-delà. Ces goujons ont également un
alésage central pour laisser la vis traverser
l'assemblage et s'engager dans le contre-couteau 66.
La face de montage du porte-couteau est usinée
à plat et par conséquent peut être utilisée comme plan de
référence pour situer les trous de montage du couteau
dans la section du porte-couteau qui se prolonge au-delà
du diamètre de la face du rotor. La mise en position
2162~55
11 --
exacte de chaque couteau d'une même tête est assurée par
des goujons de fort diamètre entrés sous pression et
fixés dans lesdits trous de montage, de façon à ce qu'une
extrémité excède le porte-couteau et traverse des
ouvertures correspondantes précisément localisées dans le
couteau. Comme les porte-couteau ont été situés avec
précision contre la face du rotor, on obtiendra comme
résultat final un alignement parfait de l'arête de
finition 62 pour les couteaux sur chaque tête, sans
ajustements longs et répétés de chaque couteau lors de
son installation sur la tête, assurant ainsi
automatiquement un fini régulier de la face 84 de
l'équarri produit.
Le porte-couteau peut être construit d'une
simple plaque d'acier profilée par découpage à la flamme
et pliée à environ 60 degrés le long d'une seule ligne
transversale. La section de montage 14a est usinée sur
ses deux faces, percée pour recevoir les vis de montage
et rainurée sur sa face interne pour correspondre à la
clavette circulaire concentrique de la face du rotor.
Les deux côtés convergents 38 et 40 de cette section du
porte-couteau sont aussi usinés pour assurer le plein
contact latéralement avec les porte-couteau adjacents.
La section 14b portant le couteau est surfacée
sur son côté inférieur et percée pour y insérer sous
pression des goujons qui seront subséquemment soudés ou
6 5 S
- 12 -
autrement fixés en place, puis alésés pour donner passage
aux vis de montage des couteaux. La partie verticale
avant 55 du porte-couteau est aussi dégagée à un angle
d'approximativement 30 degrés à partir de son côté
extérieur, dans la région entre la face inférieure du
couteau et la périphérie extérieure de la face du rotor,
pour laisser passage aux copeaux produits juste à
l'intérieur de la face extérieure 17 du porte-couteau.
Le couteau 54 est construit d'une plaque en
alliage d'acier de haute résistance à l'usure. Tel que
mentionné dans la figure 3, il est affûté aux deux
extrémités de facon à présenter deux arêtes tranchantes
symétriques 58 et 60 qui coupent transversalement la
fibre pour produire des copeaux; deux autres arêtes
tranchantes 62 et 64 fournissent les coupes de finition
de la face 84 de l'équarri (voir figures 2 et 6). Les
trous 44 sont situés centralement entre les extrémités du
couteau, permettant ainsi l'usage dudit couteau dans
l'une ou l'autre des directions de montage. Le diamètre
des trous est ajusté étroitement aux dimensions du goujon
de manière que le couteau soit positionné avec précision
et retenu fermement pour empêcher tout mouvement latéral
ou longitudinal.
Le couteau utilisé dans la présente invention
peut être produit à partir d'une plaque d'acier sans
nécessiter d'opérations de pliage ou d'usinage autres que
21fi26~5
- 13 -
l'alésage dans le centre et l'affûtage des arêtes
tranchantes. Le couteau qui peut être tourné pour faire
plein usage de ces arêtes est fait d'un alliage d'acier
ayant une plus grande résistance à l'usure que celle
obtenue par traitement thermique des aciers pliables à
base de carbone utilisés dans les designs courants. Le
résultat net est donc uh couteau qui a un faible coût de
production et une longue durée de service sans ajustement
à l'installation, ni coût d'entretien tel qu'affûtage,
garniture de métal blanc et rectification en longueur.
L'assemblage du porte-couteau 14 comprend
également un contre-couteau 66, dont la fonction est de
soulever les copeaux coupés transversalement, brisant
leur adhésion latérale à la masse solide de bois. Le
contre-couteau est symétrique sous tous les aspects; il
peut donc être monté longitudinalement dans les deux
directions, tout comme le couteau 54. Le contre-couteau
a aux deux extrémités des faces de travail 68 et 70 qui
sont trempées en surface, et les arêtes 72 et 74 portent
contre la surface du couteau 52 sur à peine plus qu'une
ligne de contact, à cause de la forme meulée concave de
la face de contact 75 du contre-couteau. Cette
caractéristique empêche en fait l'introduction de fibre
de bois entre le couteau et le contre-couteau; elle a
aussi pour effet de donner une certaine flexibilité à la
pièce sous la pression de serrage des vis et d'agir à la
21g~26 ~5
- 14 -
manière d'une rondelle de blocage à ressort pour prévenir
le relâchement des vis de montage du couteau.
Le contre-couteau comporte des trous filetés 76
où s'engagent les vis de serrage 50 du montage des
couteaux; ces trous sont contre-percés pour recevoir
- l'extrémité inférieure des goujons 46. Cela assure la
localisation positive du contre-couteau.
Il sera évident à une personne expérimentée en
la matière que le couteau de la présente invention
pourrait être modifié pour assurer un usage maximum. Par
exemple, trois ou même quatre côtés d'un couteau de forme
quadrilatérale pourraient être pourvus d'arêtes de coupe
et d'arêtes de finition. Un tel couteau comprendrait
quatre trous permettant des rotations successives de so~
du couteau par rapport à la section de retenue du porte-
couteau de sorte qu'en ajoutant au couteau deux trous
perpendiculairement à l'axe comprenant les deux trous
illustrés aux figures 1-5, une rotation de so~ du couteau
aurait pour résultat d'aligner les deux trous
additionnels avec les deux trous 46 du porte-couteau.
La figure 6 montre deux têtes 10 et 10'
travaillant de côtés opposés l'une à l'autre pour
produire deux faces planes parallèles 84 et 84' sur une
bille 86, ronde à l'origine, qui se déplace dans le sens
de la flèche 88. Les têtes tournent toutes les deux dans
- ' 21626~S
le sens de la flèche 90 et portent des couteaux dessinés
schématiquement, ayant une arête 58, 58' de coupe
transversale à la fibre et une arête 62, 62' de finition
de la face de l'équarri. Le résultat final de
l'opération laisse une pièce 87 à deux côtés parallèles
et un volume résiduel de copeaux de bois destinés ~ la
fabrication du papier. L'équarri à deux côtés ainsi
produit peut être soumis à nouveau au même procédé pour
en faire un équarri quatre faces et produire des copeaux
additionnels.
La force de levage produite par l'action de
coupe sur les porte-couteau courants est convertie, dans
le montage actuel des couteaux, en un moment de torsion
auquel les vis de montage résistent en cisaillement,
assistées de l'arrangement de clavette et de rainure
correspondante entre la face de montage du porte-couteau
et la face du rotor, ainsi que du contact latéral des
porte-couteau l'un avec l'autre, sur la superficie de la
face du rotor. La solidarité de montage des porte-
couteau qui en résulte, ainsi que l'interrelation desfaces de montage en contact rendent tout mouvement
relatif des composantes de l'assemblage virtuellement
impossible, même si certaines des vis de fixation
devaient se relâcher.
Le porte-couteau monté radialement dans la
présente invention est fabriqué d'une plaque d'acier dont
- ' 2162~
- 16 -
les contours ont été~découpés à la flamme et qui a été
pliée d'approximativement 60~ à travers sa largeur. Les
opérations de finition comprennent l'usinage des surfaces
de contact et le percage des trous de montage. La
dépendance vis-à-vis les disponibilités en fonderie et le
coût des pièces coulées, ainsi que les séquences
complexes d'usinage sont éliminées par la simplicité du
design.
Une caractéristique négative de la plupart des
constructions actuelles de porte-couteau est la
configuration de boIte à 4 parois ouverte aux extrémités,
qui tend à diriger les copeaux d'un porte-couteau au
suivant, ce qui a un effet nuisible tant sur le porte-
couteau que sur les copeaux produits, en causant l'usure
par abrasion du premier et la fragmentation de la fibre
des seconds. Le porte-couteau de la présente invention
élimine totalement cet effet en ayant une paroi unique
pour le montage des couteaux et un côté totalement ouvert
permettant l'échappement libre des copeaux latéralement.
Le design du porte-couteau à paroi unique de
cette invention, étant à côté ouvert pour la libre
éjection des copeaux latéralement, permet un montage plus
serré des couteaux de déchiquetage que la configuration
du porte-couteau à quatre parois. Comme résultat, des
têtes de déchiquetage de diamètre plus petit, pouvant
s'adapter dans un plus grand nombre d'opérations
'_ ' 21S26~S
- 17 -
d'équarrissage, de dédossage et de délignage, peuvent
être construites en utilisant le porte-couteau à paroi
unique monté radialement.
Il est à noter que, sans considérer les
avantages du couteau jetable réversible, le design actuel
du porte-couteau permet encore le montage du couteau
courbé traditionnel, à fentes longitudinales, avec
garnitures de métal blanc et vis d'ajustement. Des
modifications mineures dans l'usinage du siège du
couteau, ainsi que la soudure d'une plaque d'appui
portant des vis d'ajustement à deux directions à
l'extrémité arrière du porte-couteau, permettraient le
montage de couteaux courbés à fentes longitudinales,
semblables à ceux utilisés sur les équarrisseuses
actuelles. Quel que soit le style de couteau utilisé sur
le nouveau rotor circulaire avec porte-couteau radial,
l'avantage de base d'une localisation latérale précise de
l'arête servant à la finition de l'équarri pour chaque
couteau, est retenu grâce au positionnement exact du
porte-couteau par rapport à la face finie de l'équarri,
ainsi que les bénéfices additionnels de la sortie des
copeaux du côté ouvert et la réduction de coût de
l'équipement.
La figure 7 illustre une forme différente de
porte-couteaux suivant les concepts de la présente
invention. La construction de ce porte-couteaux diffère
- ' 2~6'~6~5
- 18 -
de celle illustrée aux figures 1-6 en ce qu'un porte-
couteaux unique 100 (au lieu de six) est monté sur le
rotor d'une machine servant à tailler un équarri et à
produire des copeaux. La tête qui en résulte est
identique à la tête des figures 1-6, avec un rotor ayant
une face externe plane et circulaire ainsi qu'un moyeu
monté à l'arbre d'entra~nement d'une équarrisseuse-
déchiqueteuse, par exemple. La face circulaire montre la
même clavette annulaire (tel qu'illustré aux figures 1-6)
disposée concentriquement à l'arbre rotatif de la
machine. Le porte-couteaux comprend une section
circulaire unique 110 ayant une face intérieure clavetée
à la face circulaire du rotor par un arrangement
annulaire de rainure et clavette 120. Cette section
centrale est usinée à plat et fixée à la face du rotor
par une série de boulons d'attache 130. A partir de
cette section centrale, plusieurs sections 140 de retenue
des couteaux se prolongent intégralement au-delà de la
surface usinée et d'une ligne de pliage depuis la section
circulaire centrale. Il est évident que, pour fins de
simplification additionnelle, le porte-couteaux 100,
figure 7, de ce nouveau mode de l'invention pourrait être
intégralement relié à la partie moyeu 18, tel qu'illustré
dans la figure 2 pour le mode principal. Une description
détaillée de chaque section de retenue 140 avec son
couteau et son contre-couteaux ne sera pas donnée
puisqu'elle est identique aux sections de retenue du
couteau 14b du mode illustré dans les figures 1-6.
~1626~i
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Bien que l'invention ait été décrite en rapport
avec une forme spécifique, il est évident pour une
personne expérimentée en ce domaine qu'elle peut être
modifiée et raffinée de diverses façons. Il est donc
souhaité que l'ampleur de la protection à donner à la
présente invention ne soit limitée que par la portée des
revendications suivantes.
