Brevet FR2002046A1 — publié le 19691003

La présente invention concerna essentiellement des dispositifs de soudage automatique et a plus particulièrement pour objet des dispositifs de soudage automatique prévus pour assembler, par leurs extrémités, une pluralité d'éléments de pieux en béton, 5 chacun de ces éléments ayant, a ses deux extrémités, une structure constituée par une plaque d'extrémité en acier et une bande tubu-laire ou frette en acier reliée à cette plaque» Dans la pratique courante les pieux de fondation, constitués chacun par une pluralité de tels éléments de pieux en béton, sont 10 réalisés par un procédé qui consiste à placer un élément de pieu en béton sur un autre élément de pieu préalablement enfoncé dans le sol, leurs plaques d'extrémité adjacentes étant en contact et en alignement l'une avec l'autre, à relier les plaques d'extrémité par un soudage à l'arc électrique le long d'une rainure ou 15 analogue annulaire prévue entre les parties périphériques des plaques d'extrémité alignées, dans le plan de leurs surfaces terminales de contact, puis à enfoncer les éléments de pieux ainsi reliés l'un à l'autre dans le sol. On répète évidemment ce procédé autant qu'on le désire pour obtenir une longueur totale 20 de pieux appropriée au terrain et le procédé dans sa totalité, y compris l'opération de soufiage, est réalisé principalement sur le lieu de la fondation faite de pieux. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'une telle opération de soudage d'une façon entièrement automa-25 tique. la présente invention a également pour but d'augmenter l'efficacité du procédé consistant à assembler successivement des éléments de pieux en béton standardisés. La présente invention a également pour but de prévoir une 30 machine de soudage automatique fonctionnant de façon à former un joint soudé de qualité améliorée entre les extrémités adjacentes de deux éléments de pieux en béton successifs, toujours avec une uniformité définie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî-35 tront au cours de la description qui va suivre. Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple — la figure 1 est une vue en élévation latérale de la machine disposée entre deux éléments de pieux en béton pour effectuer, entre ces éléments, me jonction soudée. 40 - la figure 2 est une coupe verticale à plus grande échelle 69 03649 2 2002046 montrant la façon dont la machine de soudage est montée sur l'élément de pieu en béton inférieur au moyen du bâti de montage de ladite machine, - la figure 3 est une vue en élévation latérale, à plus 5 grande échelle, du poste de soudage de la machine, - la figure 4 est une vue en élévation,vue de l'arrière,dudit poste de soudage, - la figure 5 est une vue en plan du poste de soudage, - la figure 6 est une vue en élévation latérale, en partie 10 en coupe, du poste de soudage, - la figure 7 est une vue en élévation latérale montrant un autre mode de réalisation du bâti de montage, - la figure 7a est une coupe transversale selon la ligne 7a-7a de la figure 7, 15 - la figure 8 est une vue en élévation latérale montrant la façon selon laquelle un poste de soudage conforme à l'invention est utilisé pour la jonction d'éléments de pieux en béton en position inclinée, - la figure 9 est une vue en élévation latérale, avec coupe 20 partielle d'un autre mode de réalisation du mécanisme d'alimentation en fil de soudure, - la figure 10 est une vue en élévation latérale montrant un autre mode de réalisation du mécanisme de supportage du chalu-meau de soudage. 25 On fera ci-après une description des caractéristiques du dispositif de soudage entièrement automatique conforme à l'invention et en particulier de la structure des différentes parties fonctionnelles de ce dispositif. Bâti de montage 3D le dispositif de soudage comprend un bâti de montage A prévu pour supporter ledit dispositif sur l'élément de pieu en béton préalablement enfoncé dans le sol. Le bâti de montage A est fait de deux moitiés articulées ensemble en 7 et peut par conséquent être monté facilement à l'extrémité supérieure de l'élément de 35 pieu en béton P auquel on doit fixer un autre élément de pieu en béton P1o -V^euiB. extrémités libres les moitiés de bâti peuvent être reliées l'une à l'autre au moyen de crochets ou analogue 1 de façon à constituer une bague annulaire entourant l'élément de pieu P sur lequel est monté ledit bâti. 40 Le bâti de montage A est muni d'un rail de guidage annulaire 69 03649 3 2002046 2 prévu pour supporter, en les guidant, des galets de guidage 5 montés sur le poste de soudage, qui sera décrit en détail ci-après, et un pignon annulaire 3 engrènant avec un pignon d'entraînement 6 monté également sur le poste de soudage pour son entraînement 5 le long du bâti annulaire A. Il est évident pour les spécialistes que ce rail de guidage et ce pignon annulaire sont faits de deux moitiés montées sur les deux moitiés respectives de bâti et qu'ils présentent leur-forme annulaire lorsque le bâti est fermé sur l'élément de pieu, le bâti de montage A est muni également de 10 moyenspour le supporter sur 1"élément de pieu dans une position correcte, telle qu'en tous les points de sa circonférence le bâti soit espacé radialement »de façon égale,de la périphérie de 1'élément de pieu et se trouve à la même hauteur ou encore dans un même plan perpendiculaire à l'axe du pieu. Grâce à ces moyens, une fois 15 que l'extrémité du chalumeau de soudage est positionnée de façon adéquate en face du bord périphérique des surfaces en contact des plaques d'extrémité B et B1 des éléments de pieux, il demeure en position correcte par rapport à la rainure ou analogue périphérique annulaire prévue entre les plaques d'extrémité E pendant le dépla-20 cernent du poste de soudage sur la périphérie du bâti de montage. Ces moyens pour supporter le bâti de montage A dans la position correcte décrite ci-dessus comportent un certain nombre de boulons de réglage 4 montés sur le bâti et disposés radialement par rapport à ce dernier. Ainsi qu'on peut le comprendre immédiatement, on 35 peut centrer facilement le bâti par rapport à l'élément de pieu P en réglant les boulons 4 de façon à assurer un espace radial uniforme entre le bâti et la périphérie de l'élément de pieu P. La hauteur du bâti ou sa position axiale par rapport à l'élément de pieu est déterminée en plaçant les extrémités des écrous 30 d'ajustement 4 en engagement avec des marques de positionnement appropriées prévues sur la bande tubulaire ou frette de renforcement B, par exemple des évidements ou analogues b prévus préalablement dans ladite bande. Mécanisme d'entraînement en mouvement du poste de soudage 35 Le poste de soudage comporte un mécanisme d'entraînement comportant un moteur d'entraînement 16, un pignon d'entraînement 6 prévu pour être entraîné par le moteur par l'intermédiaire d'un mécanisme réducteur de vitesse-approprié, un galet ou rouleau de guidage 5 roulant sur le rail de guidage 2 du bâti de montage 40 A et coopérant avec ce rail de guidage pour supporter, en le 69 03649 4 2002046 guidant, le poste de soudage et une paire de galets de butée caoutchoutés 14 en contact avec la surface périphérique de l'élément de pieu en béton pour maintenir le poste de soudage en position verticale, la gravité tendant à faire osciller ledit 5 poste, suspendu sur le rail de guidage 2 par les galets 5» vers l'élément de pieu, les moyens de roulement efctfeguidage peuvent comporter un seul galet mais il est préférable de prévoir une paire de galets de guidage 5, comme représenté, ceci pour donner une plus grande stabilité au poste de soudage et empêcher une 10 concentration indésirable de la charge dans la région du point de roulement. Il en est de même pour les moyens de butée 14. Pour permettre l'adaptation aux différents diamètres d'éléments de pieux en béton utilisés (en pratique ayant par exemple des diamètres de 450 mm ou de 400 mm), les galets de guidage 5 sont réglables 15 en ce qui concerne leur angle de montage et leur positionnement sur leurs axes respectifs tandis que les galets de butée sont réglables en position sur leurs axes respectifs. De plus, pour la commodité lorsque l'élément en béton est enfoncé en position inclinée, le mécanisme d'entraînement peut 20 comporter deux paires -.de galets de butée prévus à la'partie supérieure et à la partie inférieure du poste, comme représenté par exemple à la figure 8 en 14 et 14a. Mécanisme d'apport du fil de soudure du "poste de soudage Il est prévu, sur le poste de soudage ¥, un mécanisme d'amenée 25 de fil comportant un moteur d'entraînement 16 pour entraîner ledit mécanisme, un réducteur de vitesse 17» un alimentera* 18, un câble 19 de guidage du fil et une bobine de fLl 20. l'alimenteur est constitué par une paire de pignons d'alimentation ou analogues 18 opposés, qui sont entraînés,, par l'intermédiaire du réducteur 30 de vitesse 17, par le moteur 16, lequel est constitué par exemple par un servo-moieur à courant continu. Lorsque le mécanisme d'alimentation fonctionne, le fil de soudure M venant de la bobine de fil 20 est entraîné à l'intérieur du câble de guidage de fil 19 et, passant entre les pignons d'alimentation opposés 18, il 35 est entraîné vers l'extérieur et dans le chalumeau de soudage T. Comme représenté aux figures 3, 5 et 10 la bobine de fil*20 est incorporée, sous forme compact au poste de soudage ¥, mais elle peut être disposée également, de façon adéquate, sur le sol, comme représenté à la figure 9. 40 Mécanisme de supportâge du chalumeau de soudage 69 03649 5 2002046 Le chalumeau de soudage T du poste de soudage peut être monté sur ce dèrnier de façon telle qu'il puisse être réglé aussi bien en ce qui concerne son angle de montage qu'en ce qui concerne sa position verticale, de façon que l'on puisse positionner correcte-5 ment l'extrémité du fil de soudure M relativement à la rainure annulaire formée entre les plaques d'extrémité au contact l'une de l'autre des éléments de pieux en béton en cours d'assemblage. Le chalumeau de soudage est porté, dans ce but, par une structure comportant une poignée 23 de réglage angulaire et une autre 10 poignée 24 de réglage vertical comme représenté aux figures 3 et 5. Bien que le chalumeau de soudage T et cette structure de supportage puisse faire corps avec le mécanisme d'alimentation en fil de soudure décrit ci-dessus, il est plutôt préférable, pour la commodité pratique et en particulier pour le support réglable du 15 chalumeau de soudage T, de prévoir un support de chalumeau et un mécanisme d'alimentation en fil de soudure séparés l'un de l'autre, seul le chalumeau de soudage étant rendu réglable à la fois en position angulaire et en position verticale. En se référant aux figures 1, 2 et 3 on voit que les références 20 P et PI indiquent deux éléments de pieux en béton à assembler; B et B1 désignent des bandes de renforcement prévues aux extrémités adjacentes desdits éléments de pieux; et E et El désignent les plaques d'extrémité fixées aux extrémités en jonction des éléments de pieux et solidaires des bandes de renforcement montées sur ces 25 éléments de pieux. La référence A désigne un bâti ou sursis de montage annulaire A pour positionnent le dispositif de soudage selon la présente invention, à l'extrémité supérieure de l'élément de pieu inférieur P. Le bâti ou analogue de montage A est fait en parties distinctes 30 pour permettre de la monter facilement sur l'élément de pieu et entourer la bande de renforcement B prévue sur cet élément de pieu et il comporte deux demi-bâtis ou châssis articulés l'un à l'autre en 7 grâce à des crochets ou analogue 1 prévus pour brider ou serrer ensemble les extrémités libres des demi-bâtis butés l'un 55 contre l'autre et en alignement l'un avec l'autre. Un rail de guiàage annulaire 2 est soudé à l'extrémité supérieure du bâti de montage A (voir la figure 2) et un pignon annulaire 3 est prévu à la périphérie externe de la partie inférieure du châssis. Une pluralité de boulons de réglage 4 sont vissés radialement en 4D faisant saillie vers l'intérieur dans le bâti de montage entre 69 03649 e 2002046 son extrémité supérieure et son extrémité inférieure, en des points également espacés le long de la circonférence dudit bâti. Le rail de guidage 2 comporte , sur sa périphérie externe totale, un rebord annulaire a pour le guidage des galets de guidage 5 5 du poste de soudage W, rebord, qui font saillie à partir du rail et au moyen desquels le poste est supporté sur ledit rail. Le pignon 3 engrène avec un pignon d'entraînement .6 monté sur le poste de soudage W pour entraîner ce dernier le long du bâti de montage. Des évidements ou analoguesb sont formés dans la bande de renfor-10 cernent B de l'élément de pieu en béton P pour recevoir les extrémités des boulons de serrage 4 décrits ci-dessus (voir la figure 2). En réglant les boulons 4 de façon qu'ils exercent une pression convenable sur les évidements respectifs b, 1e. bâti de montage 15 A peut être fixé facilement en place sur la bande de renforcement B de l'élément de pieu" P, en étant centré avec précision par rapport à cette bande et en -étant dans une position axiale correcte de façon à permettre de souder l'une avec l'autre les plaques d'extrémités E et E1 en contact réciproque des éléments de pieux. 20 p et P1, ceci de façon uniforme le long de la rainure annulaire entre lesdites plaques d'extrémité. Les figures 7 et 7a montrent une variante de réalisation du bâti de montage A qui comporte une pluralité de lamelles ressorls 8 en forme d'arc de cercle et disposées sur la paroi 25 interne du bâti A. Avec ce mode de réalisation le bâti de montage, lorsqu'il est monté sur l'élément de pieu .en béton P, est centré automatiquement par rapport à cet élément de pieu1, sous l'effet de la résilience des lamelles ressorts 8 qui agissent en s'équilibrant l'une l'autre. Sur la paroi externe du bâti de montage A 30 sont montés^ de façon pivotante, un certain nombre de doigts de positionnement 9 qui peuvent être mis en engagement avec la rainure annulaire prévue entre les plaques d'extrémité E et El des deux éléments de pieux en béton P et P1 assemblés par ces plaques, tout en pouvant être dégagés de cette rainure, de façon à 35 faciliter le positionnement du bâti sur l'élément de pfeuiP, en particulier en ce qui concerne la distance axiale entre la rainure de soudage et 3' anneau de guidage 2 du bâti. On se référera maintenant aux figures 3 à 6 qui représentent un mode de réalisation préférentiel du poste de soudage W.Comme 40 représenté ce poste de soudage est muni d'un mécanisme d'entrai- 69 03649 7 2002046 nement comportant un moteur d'entraînement 12, un réducteur de vitesse 13, un pignon d'entraînement 6 entraîné par le moteur 12 par l'intermédiaire dudit réducteur 13, une paire de galets de guidage 5 prévus pour être maintenus engagés, tout en pouvant 5 rouler, sur le rebord périphérique a du rail de guidage 2 du bâti décrit précédemment et une paire de galets de butée caoutchouté 14 montés à la partie inférieure du poste de soudage K. Un tel mécanisme est monté sur un bâti de guidage 15 ayant une configuration appropriée et fait de tubes. Pour satisfaire aux différents 10 diamètres externes des éléments de pieux en béton, les galets de guidage 5 sont réglables en ce qui concerne leur angle de montage relativement à l'axe de l'élément de pieu P et en ce qui concerne leur distance radiale par rapport à cet élément de pieu et les galets de butée 14 sont réglables en ce qui concerne leur 15 distance radiale par rapport à l'axe du pieu. la figure 8 représente une variante de réalisation du mécanisme d'entraînement utilisable lorsque les éléments de pieux en béton sont enfoncés dans le sol en présentant une inclinaison. Ge mode de réalisation comporte, en plus des galets de butée 14, 20 une paire supplémentaire de galets de butée 14a montée à la partie supérieure du poste de soudage W, dont le but est de permettre au mécanisme d'entraînement d'être guidé positivement même lorsqu'il a une position comme représenté en pointillé en ¥' sur la figure. 25 En se référant à nouveau aux figures 3 à 6 on voit que le poste de soudage W représenté comporte un mécanisme d'alimentation en fil de soudure qui comprend un moteur d'alimentation 16, un réducteur de vitesse 17, un alimentaur 18fun câble de guidage du fil 19 et une bobine de fil 20. Le moteur 16, qui est constitué 30 par un servo-moteur à courant continu, est monté dans la bobine de fil 20 et fait corps avec le réducteur de vitesse 17. L'alimen-teur 18 qui comporte une paire de pignons d'alimentation opposés, 'est entraîné par la combinaison moteur-réducteur et le fil de soudure M venant de la bobine de fil 20 est tiré dans le câble 35 de guidage de fil 19 et, passant entre les pignons d'alimentation opposés, il est entraîné vers l'extérieur,dans le chalumeau de soudage T. La figure 9 montre un autre mode de réalisation du mécanisme d'alimentation en fil de soudure qui comporte, au lieu de la 40 bobine de fil 20, un carter de. bobine de fil 21 placé sur le sol 69 03649 8 2002046 ou sur toute autre surface fixe et. relié à un câble de guidage 19 de forme tubulaire. Le poste de soudage représenté aux figures 3 à 6 comporte un chalumeau de soudage T qui est réglable en" ce qui concerne 5 son angle de montage et en ce qui concerne sa position -verticale de façon à positionner l'extrémité du fil de soudure M relativement à la rainure de soudure entre les deux éléments de pieux en béton P et PI. D'une façon spécifique le chalumeau de soudage est muni, sur son., support 22, d'une poignée 23 pour le réglage 10 angulaire et d'une poignée 24 pour le réglage vertical et, en réglant ces poignées, on peut ajuster l'extrémité du chalumeau T pour qu'il prenne position et direction désirées» La figure 10 montre une variante de réalisation du mécanisme de supportage du chalumeau de soudage réglable. Dans ce mode de 15 réalisation le chalumeau de soudage T fait corps avec un mécanisme d'alimentation en fil de soudure qui comporte un moteur d'alimentation 16a qui entraîne une paire de galets d'alimentation 18a et une plaque 26 de supportage du chalumeau est montée rotative-ment sur l'arbre 25 de l'un des galets d'alimentation Î8a. Un 20 boulon de réglage 28 vissé dans un élément en saillie 2? prévu sur le carter du moteur 16a, est vissé également dans la plaque • de supportage 26. Un ergot fixe 30 est prévu également sur le carter du moteur, ergot qui traverse une rainure en arc de cercle 29 prévue dans la plaque de supportage 26 pour limiter 25 son mouvement de pivotement. Grâce à ce montage, lorsqu'on fait tourner le boulon 4e réglage 28 dans l'une ou l'autre direction, la plaque 26 tourne autour de l'arbre dè galet 25 entraînant avec elle le chalumeau de soudage T. On peut, de ' cette façon, régler avec précision- ledit chalumeau de soudage relativement à la 30 rainure de soudage entre les plaques d'extrémité E et E1 des éléments de pieux et ce réglage peut être réalisé facilement, quand on le désire, même pendant l'opération de soudage. On a indiqué par 31 'une poignée de manoeuvre prévue pour faire tourner le bâti de base 32 du moteur d'alimentation 16 vers la droite 35 ou vers la gauche par rapport à la structure du poste de soudage W. On a désigné par 33 une poignée de réglage pour repousser vers le bas le pignon supérieur de 1'alimenteur 18a, par l'intermédiaire d'un ressort de compression, pour un réglage précis que la pression d'alimentation d'une paire de galets d'alimentation 18a agissant 40 sur le fil de soudure M. 69 03649 9 2002046 Bien entendu l'invention n6est nullement- limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi 5 que leurs conhinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 69 03649 10 2002046 REVENDICATIONS 1- Dispositif de soudage entièrement automatique pour l'assemblage d'éléments de pieux en béton munis de structures' d'extrémité comportant une plaque d'acier et une bande d'acier 5 de renforcement faisant corps avec ladite plaque caractérisé en ce qu'il comporte une structure de montage susceptible d'être fixée à la périphérie de l'élément de pieu en béton en aiourant ce dernier et un poste de soudage prévu pour se déplacer sur ladite structure de montage en étant suspendu à cette dernière. 10 2- Dispositif de soudage selon la revendication 1, caracté risé en ce que la structure de montage précitée comporte un bâti de forme annulaire composé de deux demi-bâtis, un rail de guidage et un pignon annulaire prévussur la totalité de la périphérie duditbâtL et une pluralité de boulons ou analogues de réglage montés 15 sur le bâti et disposés radialement en faisant saillie vers l'intérieur et en traversant ledit bâti, ces boulons de réglage venant en butée contre des repères ou analogues correspondants, tels que des évidements, prévus sur la surface périphérique de l'élément de pieu et en particulier sur la surface périphérique de la bande 20 de renforcement précitée. 3- Dispositif de soudage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le poste de soudage comporte un mécanisme de déplacement comprenant un moteur d'entraînement, un pignon d'entraînement actionné par ledit moteur par l'intermédiaire d'un dispositif 25 réducteur de vitesse convenable et engrenant avec le pignon annulaire précité prévu sur le bâti de montage, des galets de guidage engageant le rail précité prévussur le bâti et prévuspour rouler le long dudit rail et être guidas par lui et des galets de butée prévus pour rouler sur la périphérie de l'élément de pieu en béton. 30 4- Dispositif de soudage selon la revendication 3, caracté risé en ce qu'il comporte en outre un mécanisme d'alimentation en fil de soudure comprenant un moteur d'alimentation, un alimenteur de fil prévu pour être entraîné par ledit moteur par l'intermédiaire d'un dispositif de réduction de vitesse approprié , un 35 câble de guidage de fil et une bobiné de fil. 5- Dispositif de soudage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est muni en outre drun mécanisme de chalumeau de soudage comprenant un chalumeau de soudage et une structure de 69 03649 11 2002046 supportage dudit chalumeau comprenant elle-même une poignée ou analogue pour le réglage angulaire et vertical du chalumeau par rapport à la rainure annulaire de soudage prévue entre les éléments de pieux en contact. 1