Brevet FR2042610A1 — publié le 19710212

'' 2042610 La présente invention a trait à la conformation d'ébauches découpées à 11 avance dans des "bandes de matériaux appropriés et elle vise plus particulièrement xm procédé et "une machine en vue de conformer une telle ébauche sous forme de cylindre, puis de la 5 transférer à une soudeuse avec le joint L'invention vise à permettre d'établir un procédé et une machine en vue de la conformation sous forme générale cylindrique 10 d'ébauches découpées à l'avance dans un matériau en feuille, de manière à obtenir vue ébauche tubulaire régulière dont le joint est exactement situé à un emplacement donné par rapport à la machine c onf ormatrice 0 L'invention vise encore à permettre de réaliser une machine 15 dans laquelle les lèvres de l'ébauche conformée peuvent être disposées très simplement et de façon précise dans les mâchoires d'une soudeuse électrique à résistance propre à les assembler par soudure. Le but recherché est qu'aucun mécanisme compliqué ne soit nécessaire pour "trouver" le joint sur l'ébauche après l'opéra-20 tion de conformation, cette ébauche étant au contraire directement transférée de la machine conformatrice à la soudeuse avec ses lèvres constamment disposées à la position correcte prédéterminée pour le soudage« L'invention pourra5 de toute façon, être bien comprise à 1'-25 aide de la description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels description et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre indicatif. ]Pig. 1 est -une vue en plan d'une machine pour conformation cylindrique comportant application de l'invention, cette ma-30 chine étant représentée en combinaison avec les accessoires de manutention qui lui correspondent. Fig. 2 est une vue de côté de la machine de fig. 1 et de la soudeuse qui lui est associée. 3Pig. 3 en est une vue en bout. 35 Fig. 4 à 8 sont des vues partielles schématiques du man drin conformateur de la machine, ces vues correspondant aux phases opératoires successives. Fig. 9 es"k coupe de détail à grande échelle de ce mandrin conformateur. 40 Dans la fabrication des roues en acier pour automobiles, on 7Q 17504 2 2042610 utilise couramment des machines propres à conformer des ébauches en tôle sous forme de cylindre. Le procédé d'obtention de ces roues exige en effet qu'on établisse un cylindre à partir d'une ébauche initiale plate découpée dans une bande, puis qu'on soude 5 les lèvres de manière à réaliser un anneau continu qui joue à son tour le rôle d'ébauche pour des processus de conformation ultérieure. Les lèvres de la bande conformée sont appliquées l'une contre l'autre et soudées en laissant ainsi une saillie ou cordon qu'on doit éliminer de manière que le cylindre obtenu soit subs-10 tantiellement régulier sur sa périphérie avant d'être transféré à d'autres machines propres à conformer le centre et les bords de la jante. . . Jusqu'ici les opérations de conformation mises en oeuvre dans la fabrication des roues d'automobile ont été effectuées sur 15 de simples rouleuses constituées par trois rouleaux convenablement espacés dans lesquels on fait passer la bande à travailler en vue d'obtenir une ébauche incurvée ou boucle du diamètre requis. Lorsqu'on a ainsi conformé une longueur suffisante de la bande, on coupe celle-ci et l'on fait d'ordinaire retomber l'ébauche obte-20 nue dans une trémie ou couloir de manière à la transférer aux opérations subséquentes de soudage. Avec la technique actuelle, les problèmes apparaissent lors de cette opération de soudageô Les conditions imposées de résistance et de régularité sont extrêmement strictes dans le cas des 25 roues d'automobile et l'expérience a montré que seule une soudeuse électrique à résistance était susceptible de réaliser en série un joint soudé présentant les qualités voulues. Une telle soudeuse comporte des mâchoires qui serrent les extrémités de l'ébauche au voisinage des lèvres de celles-ci et qui rapprochent ces dernières 30 tout en leur appliquant m courant électrique de forte intensité propre à assurer la fusion du métal et le soudage des lèvres précitées, Toutefois le fonctionnement d'une telle soudeuse dépend énormément de la position des lèvres à souder. Si la largeur du joint qui les sépare n'est pas régulière ou si elles ne se trou-35 vent pas disposées de façon uniforme quand on passe d'une ébauche à une autre, l'opération de soudage ne peut assurer l'obtention de soudures présentant la résistance et la qualité voulues dans le cas d'une fabrication en grande série. Les soudeuses du genre en question sont susceptibles de souder jusqu'à 500 pièces par 40 heure, mais il n'a pas été possible jusqu'ici de tirer pleinement 70 17504 ? 2042610 parti de cette capacité de production du fait de la nécessité de disposer et d'orienter de façon individuelle les lèvres de chaque ébauche avant de l'introduire dans la soudeuse, cette opération formant souvent bouchon dans la chaîne de fabrication, 5 En fig# 1 l'on a représenté une partie d'une chaîne de fabri cation dans laquelle il est prévu une machine conformatrice 10 comportant application de la présente invention. Des ébauches pla-"tes rectangulaires 11, découpées à l'avance à partir de tôle d'acier, sont amenées sous forme d'empilages par un transporteur 12 10 dans un appareil 13 pourvu de têtes magnétiques 14- qui soulèvent chaque ébauche individuelle 11 pour la poser sur un transporteur de transfert 15. De ce transporteur 15 chaque ébauche 11 passe dans la machine de conformation 10 où elle est travaillée par enroulement au-15 tout d'un mandrin 16, à la façon décrite ci-après. Un transporteur-navette 17 fait passer l'ébauche conformée du mandrin 16 à une soudeuse électrique 18 comportant deux mâchoires 20 qui serrent les lèvres de cette ébauche pour les appliquer l'une contre l'autre tout en faisant circuler dans le joint un courant électri-20 que de forte intensité propre à amener lesdites lèvres au point de fusion du métal. Lorsque le joint soudé s'est solidifié, l'ébauche est reprise par une pince 21 montée à l'extrémité d'un bras de transfert 22, lui-même porté par un chariot baladeur 23. En faisant aller et venir le chariot 23, on permet à la pince 21 25 du bras 22 de saisir l'ébauche soudée, de la retirer de la soudeuse 18, puis de la faire basculer vers le haut pour la transférer à une ébarbeuse (non représentée) et de là à d'autres machines, à la façon requise pour l'exécution des phases ultérieures de fabrication d'une roue d'automobile, 30 La forme d'exécution représentée de la machine conformatrice a été détaillée en fig, 2 et 3. Le mandrin tournant 16 est porté à rotation par des paliers robustes dans une tête 25 montée sur un bâti 26, L'arbre 126 de ce mandrin 16 dépasse au droit de l'arrière de la tête 25 pour porter un engrenage 27 qu'un dispositif 35 moteur approprié 28 entraîne par l'intermédiaire d'un autre engrenage 29. Le dispositif 28 est du type à pignon et à crémaillère, propre à faire tourner l'engrenage 29 de 180°, Le rapport entre les engrenages 29,27 esb de 2 à 1, de sorte que l'ëngrenage 27 et _le mandrin 16 tournent de 360° pour s'arrêter à une position de 40 fin de course angulaire prédéterminée. 70 17504 4 2042610 Les éléments de la machine conformatrice 10 qui interviennent pour conformer l'ébauche 11 à la forme générale cylindrique sont particulièrement visibles en fig. 3, ainsi qu'en fig. 4 à 8 qui montrent schématiquement la suite des phases Opératoires. A 5 son arrivée l'ébauche 11 est amenée par le transporteur 15 de fig. 1 dans un premier dispositif de guidage constitué par un rouleau transversal 30 (fig. 3) fixé au bâti 26 de la machine. Ce rouleau 30 est situé à une distance de la périphérie du mandrin 16 telle que lorsque l'ébauche 11 repose horizontalement sur sa 10 génératrice supérieure, la face supérieure de cette ébauche soit tangente au mandrin. L'ébauche 11 est maintenue dans une pince constituée par deux mâchoires opposées 31> 32 (fig.9) dans lesquelles elle est tout d'abord mise eh position contre une butée 33. Les deux mâ-15 choires 31 * 32 et la butée 33 sont portées par le mandrin 16 de manière à tourner avec celui-ci de 360° sous l'effet du dispositif moteur 28. La mâchoire 32 est fixe ; elle est portée par un. support 35 lui-même monté en porte-à-faux en direction de l'avant à partir de l'arrière du mandrin 16. Au contraire la mâchoire 31 20 peut se déplacer dans le sens radial sous l'effet d'un piston hydraulique 36 disposé à l'intérieur du mandrin 16 lui-même. Le liquide sous pression est injecté à travers une lumière 37 reliée à l'arrière du mandrin à un tuyau souple (non indiqué) qui aboutit lui-même à une source appropriée de liquide sous pression, équi-25 pée d'un dispositif de commande convenable. Du fait que le mandrin 16 ne tourne pas de façon continue, mais au contraire va et vient suivant 360° entre deux positions de fin de course, il n'est nécessaire de prévoir aucun système de joint tournant. Un ressort de rappel 38 provoque la contraction "du piston 36 et le re-30 cul de la mâchoire mobile 31 lorsqu'on fait disparaître la pression dans la lumière 37. Le fonctionnement est le suivant 1 Une ébauche 11 est amenée sur le rouleau de guidage 30 pour être introduite dans les mâchoires 31 et 32 entre lesquelles elle 35 est énergiquement serrée par admission de liquide sous pression au vérin comportant le piston 36. On notera que les faces de serrage des mâchoires 31 et 32 sont planes et substantiellement parat-lèles au plan de l'ébauche 11 qui leur arrive. Ce dernier est mis en rotation Cen sens inverse des aiguilles d'une montre sur le 40 dessin) pour entraîner l'ébauche 11 sur le rouleau 30 et pour 1'- 70 17504 5 2042610 enrouler sur sa propre périphérie (fig0 5)s Lorsque le mandrin 16 a tourné d1environ 270°, l'extrémité arrière de 1® ébauche dépasse le rouleau de guidage 30 de sorte que l'ébauche elle-même n'est plus obligée de suivre la courbure 5 du mandrin® A cet instant un second rouleau conformateur 40, porté par un bâti pivotant 41, est appliqué contre la mandrin 16 par . un vérin hydraulique 42 (fig. 3) et"l'opération de conformation se poursuit, l'extrémité arrière précitée de l'ébauche 11 étant à peu près complètement enroulée contre la périphérie du mandrin. 10 Ce dernier a alors terminé sa rotation de 360° entre sa position de départ de fige 4 et eep-e de fin de course angulaire de fig. % Le mandrin comporte une surface plane de part et d'autre de la butée 33» l'une de ees surfaces étant constituée par la mâchoire mobile 31 lorsqu'elle se trouve à la position de serrage contre une 15 ébauche 11 » Le processus de conformation se termine alors par l'introduction de l'extrémité plate d'un poussoir 43 dans l'espace compris entre le second rouleau de guidage 40 et la butée 33, l'extrémité en question venant s'appliquer contre la surface plane correspondante du mandrin 16. Le poussoir 43 précité est porté 20 par deux biellettes 45s 4S et il est appliqué contre le mandrin 16 par un vérin hydraulique 47 e Lorsque l'ébauche 11 a été substantiellement amenée à la forme cylindrique avec ses extrémités légèrement aplaties à l'endroit où elles définissent deus; lèvres séparées par la butée 33, 25 des pinces 50 à coamiando pneumatique sont appliquées contre les côtés de cette ébauche en même temps qu'on retire le second rouleau de guidage 40 et le poussoir 43 (fig. 9), L'ébauche est ainsi maintenue en toute sécurité à la position exacte qu'elle occupait à la fin de l'opération de conformation, le mandrin 16 se 30 trouvant lui-même à sa position pré-déterminée de fin de course. La position ou orientation du joint qui sépare les lèvres de l'ébauche 11 est ainsi fixée de façon précisée Les pinces 50 sont actionnées par des dispositifs pneumatiques 51 à membranes en accordéon, montés de part et d'autre d'une 35 fourche preneuse 52 portée par un chariot supérieur 53» Le chariot 53 roule sur des rails 54 situés au-dessus de la machine et du mandrin 16, parallèlement à l'axe de ce dernier. Il est entraîné en va-et-vient par un autre dispositif moteur 56 qui commande un bras de manivelle 57 suivant une course angulaire de 180°. Il 40 se déplace sur les rails 54- pour transférer la fourche preneuse 70 17504 6 2042610 52 et l'ébauche 11 portée par les pinces 50» en vue d'amener cette ébauche dans les mâchoires 20 de la soudeuse 18. "One "bielle 58 relie le bras 57 à deux leviers 60 eux-mêmes attfclés au chariot 55 par d'autres "bielles 61. 5 L'enlèvement de 1•ébauche conformée 11 à partir du mandrin 16 est facilité en prévoyant sur chaque pince 50 un doigt dépassant 63 (fig. 9) qui» lorsque le mandrin 16 est à sa position de fin de course, se déplace dans une rainure longitudinale correspondante 64 creusée dans la périphérie de celui-ci. Les doigts 63 10 sont disposés à l'arrière des pinces 50» ûe sorte que l'ébauche 11 est entraînée par derrière pour être transportée vers l'extérieur par- les pinces 50 en vue d'arriver aux mâchoires de soudage 20. Grâce à 1*invention les joints qui apparaissent dans les é-15 bauches conformées successives sont substantiellement identiques tant en ee qui concerne leurs dimensions que leur orientation angulaire, cela du fait de l'action des divers organes conformâteuiB, savoir du mandrin 16, des rouleaux de guidage 30 et 40, et du potB-soir 4-2» Les lèvres de chaque ébauche sont situées à une position 20 précise par rapport à la butée 33, laquelle joue le rôle d'entre-toise pour assurer la formation, d'un joint de dimensions constantes pour les ébauches successives» Bien que les détails de la soudeuse 18 n'aient pas été représentés, il suffit pour la compréhension de la présente invention d'expliquer que ses mâchoires 20 25 sont disposés suivant deux paires adjacentes de manière à serrer les lèvres de l'ébauche conformée 11 de part et d'autre du joint qui les sépare. Quand ces lèvres ont été serrées dans les mâchoires 20 de la soudeuse 18, elle sont appliquées l'une contre l'autre en même temps qu'on y fait passer un courant électrique inten-30 se qui provoque la fusion du métal du joint dans des conditions de chaleur et de pression. Cette technique de soudage par résistance ou soudure bout à bout est bien connue et n'a pas besoin d'être davantage expliquée. Le bras de transfert 22 et ses pinces saisissent l'ébauche 35 soudée pour la transférer de la soudeuse 18 aux machines ultérieures (non représentées) qui terminent le processus de conformation en faisant disparaître le cordon de soudure et en aplanissant par écrasement la zone ainsi soudée. Lorsque la fourche preneuse 52 est prête à transporter l'é-40 bauche conformée 11 vers la soudeuse 18, le mandrin 16 est libre 70 17504 7 2042610 de revenir à sa position de départ par actionnement en sens inverse du dispositif moteur 28. Le second rouleau de guidage 40 et le poussoir 43 sont tout d'abord rétractés pour permettre au mandrin d'effectuer ce mouvement de retour. A ce moment la pression hydrau-5 lique appliquée au vérin 36 a disparu, la mâchoire mobile 31 est revenue à sa position ouverte et le mandrin 16 est prêt à recevoir •une nouvelle ébauche, tandis que la fourche preneuse 52 et les pinces 50 (maintenant dégagées) sont ramenées à leur position initiale en vue de l'opération de conformation suivante. 10 Comme il va de soi, et comme il ressort d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. 70 17504 8 2042610 - BEVEMBICAIIOUS -1. Machine pour conformer en cylindre une ébauche découpée dans un matériau en feuille, caractérisée en ce qu'elle comprend un mandrin tournant (16) solidaire d'une butée radiale (33) 5 centrage de l'extrémité de l'ébauche (11) et qui comporte sur l'un des côtés de cette butée des moyens (31 et 32) propres à serrer l'extrémité de cette ébauche, ce mandrin coopérant avec un premier dispositif de guidage (30) d'ébauche, situé à une certaine distance de lui et parallèlement à son axe, de manière telle 10 qu'au début d'une opération l'ébauche reposant sur ce dispositif puisse être prise par les moyens de serrage du mandrin, tandis qulil est prévu un second dispositif de guidage d'ébauche (40), également parallèle à l'axe du mandrin et situé à une distance appropriée de celui-ci, mais de l'autre côté de la butée par rap-15 port' au premier dispositif lorsque le mandrin se trouve à sa position de départ, ce second dispositif étant amené contre le mandrin vers la fin de l'opération de conformation pour appliquer contre celui-ci l'extrémité aval de l'ébauche après qu'elle ait échappé au premier dispositif de guidage. 20 2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des dispositifs de guidage comprend un rouleau (30, 40), celui du second dispositif étant porté par un bâti (41) susceptible d'être déplacé par des moyens de commande appropriés, tandis que l'angle de rotation du mandrin (16) entre sa position 25 de départ et celle de fin de course est de 360°. 3. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la périphérie du mandrin (16) comporte deux parties planes situées dans un même plan de part et d'autre de la butée (33), les moyens de serrage étant constitués par des mâchoires planes 30 (31 ? 32) et par un mécanisme d'actionnement (36, 38) monté à l'intérieur du mandrin pour serrer ces mâchoires l'une contre l'autre, tandis que le second dispositif de guidage comprend en outre un poussoir (43) à extrémité plate qui vient s'appliquer contre la surface plane du mandrin située au voisinage de la butée (33) 35 à l'opposé des moyens de serrage lorsque ce mandrin est à sa position de fin de course. 4» Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un mécanisme de pinçage propre à saisir une é-bauche (11) conformée portée par le mandrin (16) de manière à 40 maintenir à une orientation déterminée en fin de course du man- 70 17504 2042610 drin le joint défis! entre les lèvres de 1 ' ébauche, ce mécanisme étant solidaire deun dispositif de chariot (52, 55) à. déplacement rectiligne de manière à ce qu'il puisse retirer axialement l'ébauche du mandrin pour l'amener à une soudeuse (18) dans laquelle le 5 joint précité se trouve à une position exactement déterminée, 5. Machine suivant la revendication 4S caractérisée en ce que la soudeuse (18) comprend des mâchoires (20) propres à serrer -les extrémités d'une ébauche (11) de part et d'autre des lèvres de celle-ci, ces mâchoires étant situées dans l'alignement des ex-10 trémités de l'ébauche quand cette dernière se trouve encore portée par le mandrin (16) en fin de course angulaire de celui-ci, 6. Procédé pour conformer en cylindre une ébauche d'un matériau en feuille, en vue de souder ensuite l'une à l'autre les lèvres du cylindre ainsi obtenu, caractérisé en ee qu'il consiste à 15 amener 1°ébauche.sur un premier dispositif de guidage en l'engageant dans une pince portée par un mandrin tournant, à centrer cette ébauche contre mie butée à l'intérieur de la pince, à contracter la pince pour serrer le bord amont de l'ébauche, à faire tourner* le mandrin pour enrouler en partie l'ébauche sur sa péri-20 phérie jusqu'au moment où le bord aval de celle-ci a dépassé le premier dispositif de guidage précité, à amener ton second dispsi-tif de guidage contre la périphérie du mandrin pour appliquer contre elle le bord aval de l'ébauche, à continuer à faire tourner le mandrin en vue de l'amener à une position de fin de course 25 déterminée pour laquelle le bord aval précité a été conformé' contre lui sur le côté de la butée opposé à la pince, et enfin à retirer du mandrin l'ébauche ainsi conformée, 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on fait comporter au mandrin deux surfaces planes situées dans un 30 même plan de part et d'autre de la butée et en ce qu'après la phase d'application du second dispositif de" guidage contre ce mandrin, l'on amène un poussoir à extrémité plate en direction de la surface plane dudit mandrin située sur le côté de la butée opposée à la pince, 35 8, Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'enlèvement de l'ébauche à partir du mandrin comporte le serrage de la périphérie de l'ébauche conformée, l'ouverture de la pince du mandrin et le coulissement de l'ébauche sur ce'mandrin parallèlement à l'axe de: celui-ci, le joint qui "sépare les deux lèvres 40 de cette ébauche étant ainsi maintenu à une orientation prédéter 70 17504 10 2042610 minée, et enfin le transfert de l'ébauche conformés à -une soudeuse avec le joint toujours maintenu à la position précitée, 9» Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'ébauche conformée retirée du mandrin est amenée à la soudeuse 5 suivant un trajet en lig&e. droite.