Brevet FR2076006A1 — publié le 19711015

i 2076006 La présente invention est relative aux cages d'armature métalliques et aux machines pour leur fabrication . Plus particulièrement l'invention concerne les armatures utilisées pour renforcer des colonnes, des piles, des poutres ou autres éléments en béton. 5 Jusqu'à présent , pour construire des cages d'armature desti nées à être utilisées pour le renforcement du béton, on utilisait pour soutenir un certain nombre de barres ou tiges de renforcement parallèles espacées suivant une configuration particulière, un grand nombre de fils métalliques individuels ou de tiges de liai-10 son espacés sur la longueur des tiges et liés à celles-ci au moyen de fils métalliques à leurs points de contact . Les tiges de liaison peuvent être pliées pour prendre la forme d'un cercle , d'un carré, d'un rectangle , d'un trapèze etc .. suivant la configuration nécessaire des barres de telle sorte que ces dernières et les 15 tiges de liaison constituent ensemble une cage d'armature ayant en section la forme nécessaire . La fabrication des cages d'armatures de cette façon nécessite un travail manuel considérable et constitue en conséquence un travail long et coûteux; en outre le produit final peut avoir des di-20 mensions très imprécises . En particulier les imprécisions que peut entraîner un montage sur le chantier de ces armatures peut être tel que des tolérances supplémentaires doivent être prévues pour garantir la couverture de béton nécessaire, et les tentatives faites pour le montage des armatures en usine par des moyens manuels pré-25 sentent d'autres difficultés en ce qui concerne le transport et la manipulation par suite du manque de rigidité inhérent à ces procédés de fabrication . L'un des buts de l'invention est de fournir une cage d'armature perfectionnée, et un appareil pour sa fabrication . 30 L'invention a pour objet une cage d'armature métallique carac térisée en ce qu'elle comprend un certain nombre de barres ou tiges parallèles espacées et un fil métallique enroulé hélicoïdalement autour de toutes ces barres et soudé à celles-ci aux points de contact . 35 L'invention a également pour objet une machine pour fabriquer une cage armature,caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour recevoir un certain nombre de barres ou tiges et les déplacer en les maintenant parallèles et espacées, tout d'abord à travers un poste de câblage et ensuite à travers un poste de soudage, ce 40 poste de câblage étant adapté pour entourer l'ensemble des barres COPY v 71 00209 2 2076006 avec du fil métallique et le poste de soudage étant adapté pour souder les fils métalliques sur les barres à leurs points de contact mutuels Du fait que les barres se déplacent à travers le poste de câ-5 blage alors que le fil métallique est enroulé autour d'elles, ce fil décrit un trajet hélicoïdal autour des barres et le poste de soudage comprend plusieurs pistolets de soudage en nombre égal au nombre de barres, qui soudent les fils métalliques sur les barres à chaque point de contact entre ce fil et les barres, les pistolets 10 pouvant fonctionner simultanément à chaque révolution complète du fil métallique enroulé en hélice . Le fil métallique peut être appliqué fermement contre les barres de sorte que la section transversale obtenue a une forme polygonale , quatre barres entourées de fils métalliques pouvant par 15 exemple délimiter un carré, un rectangle ou un trapèze .Bien entendu, en variante, trois barres ou plus de quatre barres peuvent également être utilisées . Les barres peuvent avoir une section transversale de forme quelconque et peuvent être lisses, déformées ou comporter des indenta-20 tions et être brutes de laminage, écrouies, étirées ou torsadées ; en outre ces barres n'ont pas nécessairement toutes la même section . Les barres peuvent être en acier doux ou en acier à hautes caractéristiques d'élas-ticité et peuvent avoir par exemple un diamètre compris entre 5 et 50 mm. Le fil d'enroulement peut également 25 être en acier doux ou en acier à hautes caractéristiques d'élasticité ( d'un diamètre compris par exemple entre 5 et 12 mm) et il peut être écroui, brut de laminage ou étiré à froid . Les armatures pré-assemblées en usine de la façon décrite sont extrêmement rigides et peuvent être manipulées, transportées et em-30 pilées sans être détériorées , en utilisant un équipement réduit . Il est évident que la suppression du travail manuel long et coûteux sur le chantier et l'accélération qui en résulte du travail permettent de réaliser des économies dans les constructions en béton armé. D'autres économies qui en résultent sont évidentes;par exemple l'arma-35 ture fabriquée automatiquement a des dimensions plus précises qui conduisent à des économies de fabrication et de forme, la liaison au moyen d'un fil métallique enroulé en hélice de façon continue permet de réaliser une économie d'acier par comparaison avec les tiges de liaison classiques en raison du fait que les recouvrements 40 aux extrémités des tiges de liaison sont sup primés et les ancrages copy 71 00209 3 2076006 du type à recouvrement n'étant pas de plus aussi efficaces que la liaison continue . - D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux 5 dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels : la Fig.l est une vue schématique en plan montrant des caractéristiques principales de la machine suivant l'invention ; la Fig.2 est une vue en élévation et en bout du dispositif 10 d'entraînement, prise suivant la direction de déplacement de quatre barres disposées respectivement aux sommets d'un carré ; la Fig.3 est une vue en élévation et en bout du poste de câblage ; la Fig.4 est une vue en élévation et en bout du poste de sou-15 dage ; la Fig.5 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la Fig.4 ; la Fig.6 est une vue en perspective d'une cage d'armature fabriquée dans une machine suivant 1'invention . 20 En se référant à la Fig.l, un certain nombre de barres, par exemple quatre, disposées aux angles d'un carré, sont amenées dans la machine dans le sens de la flèche, sur un transporteur (non représenté). Les barres sont reçues par un dispositif d'entraînement 1 à galets pinceurs qui détermine leur orientation 25 avec précision et, à la sortie duquel ces barres sont entourées dans un poste 3 "d'enroulement" par un fil métallique provenant d'une bobine 2. Du fait que les barres se déplacent axialement, le fil est enroulé serré autour de ces barres suivant une trajectoire hélicoïdale et l'armature composite pénètre alors dans un 30 poste de soudage 4 dans lequel le fil métallique qui entoure les barres est soudé sur ces dernières à chacun des points de contact, achevant ainsi l'armature lorsqu'elle sort de la machine . L'entraînement des différents organes de la machine est effectué au moyen d'un seul moteur électrique 5 par l'intermédiaire 35 d'un embrayage magnétique 6 et d'une série de mécanismes réducteurs ou boîtes de vitesses 7, une chaîne d'entraînement 8 étant prévue pour le poste d'enroulement . Le dispositif d'entraînement à galets pinceurs est représenté plus en détails sur la Fig.2 . Ce dispositif comprend un bâti 40 rigide 9 dans lequel sont montées deux traverses suspendues 10 COPY 71 00209 4 2076006 pouvant être déplacées verticalement à 1 'intérieur du bâti au moyen de vérins à vis 11. • • Quatre vérins pneumatiques 12 sont montés sur des coulisseaux 13 portés par les traverses , deux vérins et leurs coulisseaux 5 associés étant montés sur chaque traverse . Chaque vérin comporte un piston dont la tige se termine par un galet-profilé 14 et les vérins peuvent coulisser individuellement longitudinalement par rapport aux traverses au moyen de vis 15- Des paliers 16 sont fixés aux coulisseaux supérieurs, ces paliers étant portés par des 10 bras 17 qui s'étendent à partir des coulisseaux et sont en outre soutenus par un arbre rotatif 18. D'une façon analogue, des paliers 19 sont fixés sur les coulisseaux inférieurs , par l'intermédiaire des boîtiers des vérins inférieurs 12 et sont soutenus par un arbre rotatif 20. Les paliers 16,19 supportent chacun des 15 galets pinceurs moletés 21 et ceux-ci sont clavetés sur leurs arbres respectifs 18,20 de façon à en être solidaires en rotation. Grâce à cet agencement, les barres représentées en 22 entre les galets sont entraînées vers l'avant par ceux-ci et du fait qu'une pression de serrage est appliquée aux barres par les ga-20 lets des vérins contre l'action antagoniste des paliers fixes 18,19, aucune pression résultante nette n'est appliquée aux arbres de support . En déplaçant verticalement les traverses et en déplaçant horizontalement les coulisseaux, on peut adapter la machine à une 25 position quelconque désirée des barres dans les limites du bâti . Le poste d'enroulement du fil représenté à la Fig.3 comprend un plateau rotatif 23 qui porte la bobine 2 de fil 24, un certain nombre de galets de guidage espaîés et une série de galets de dressage 26 . Le plateau rotatif .23 comporte une ouverture cen-30 traie'à travers laquelle les barres 22 sont amenées par le dispositif d'entraînement à galets pinceurs décrit ci-dessus, et les barres sont soutenues par des galets 27 comportant chacun une gorge en V, qui sont montés dans un bâti fixe auxiliaire, non représenté . Ces galets sont réglables afin de pouvoir être adaptés 35 à une disposition quelconque des barres . Ainsi, lorsque le plateau rotatif tourne dans le sens de la flèche, le fil métallique est déroulé de la bobine et est enroulé suivant une trajectoire hélicoïdale autour des barres au fur et à mesure que celles-ci sont déplacées vers l'avant par les galets 40 pinceurs . La vitesse à laquelle ces galets pinceurs tournent est 71 00209 5 2076006 synchronisée avec la vitesse de rotation du plateau 23 afin d'obtenir un enroulement hélicoïdal ayant un pas quelconque désiré . Le plateau rotatif est pourvu d'un frein et une charge de freinage constante est également appliquée à la bobine afin de l'empêcher de se dérouler par suite de l'action de ressort exercée par le fil enroulé . La charge de freinage sur la bobine sert également à maintenir le fil tendu pour obtenir une cage de forme polygonale . La cage d'armature ainsi formée avec le fil métallique enroulé étroitement autour des barres passe ensuite dans le poste de soudage tout en étant toujours soutenue par les galets 27. Ce poste est représenté aux Fig.4 et 5 et comporte quatre pistolets de soudage 28 actionnés hydrauliquement . Chaque pistolet est porté par un chariot 29 ; ils sont tous identiques, à l'exception de leur position, et comprennent chacun un organe d'appui 30 à. deux branches et une mâchoire actionnée hydrauliquement , qui n'exercent ensemble qu'une légère pression sur la barre et le fil à leur point de contact mutuel . Le courant électrique pour chaque pistolet de soudage est fourni par un transformateur 22 par l'intermédiaire de câbles flexibles 33*34 branchés sur l'organe d'appui et la mâchoire. Les pistolets de soudage sont articulés sur leurs chariots 29 en 35 et chacun d'eux est contraint de se déplacer suivant un arc de cercle comme représenté par les flèches 36, en réponse à l'ac-tionnement de vérins 37 pneumatiques ou hydrauliques qui sont eux-mêmes articulés en 38 sur les chariots . Chaque pistolet de soudage 28 peut être déplacé angulairement au moyen d'un vérin 37, entre une position de retrait ( non représentée) et une position active représentée dans laquelle le fil d'enroulement 24 passe entre les deux branches de l'organe d'appui 30. Le chariot 29 est agencé pour coulisser verticalement sur un autre chariot 39 qui est lui-même agencé pour coulisser horizontalement dans le sens des flèches, perpendiculairement à l'axe de la cage, le réglage en position de ces chariots étant effectué au moyen de vis-mère 40 et 41 respectivement . De plus, le chariot 39 est fixé sur un chariot supplémentaire 42 qui est agencé pour coulisser horizontalement parallèlement à l'axe de la cage , le déplacement de ce dernier chariot étant effectué au moyen d'une vis-mère 44 entraînée par l'intermédiaire d'un embrayage électro-magnétique 45 à partir d'un dispositif à engrenages 46 qui tourne de façon continue . Tous les dispositifs 71 00209 ° 2076006 utilisés pour entraîner chaque pistolet de soudage suivant plu -sieurs directions, c'est-à-dire une direction verticale et deux directions horizontales, sont reliés entre-eux et entraînés simultanément, en synchronisme avec les autres parties de la' machine . 5 En particulier, tandis que les pistolets de soudage sont en contact avec la cage et se déplacent avec elle comme représenté, le courant électrique est appliqué entre les mâchoires et les organes d'appui et le fil d'enroulement est soudé par résistance sur les barres 22.Un retour rapide des pistolets de soudage dans leurs 10 positions initiales est obtenu en actionnant le vérin pneumatique 47 et en débrayant simultanément l'embrayage 45 . On peut commander l'exécution de toute séquence désirée de fonctionnement de la machine à partir d'un pupitre de commande électrique ( lion représenté) . 15 Une cage d'armature typique réalisée au moyen de la machine suivant l'invention est représentée à la Fig.6, les fils 24 étant soudés sur les barres 22 en 48. Bien que la machine et l'armature fabriquée grâce à cette machine aient été décrites en référence à un mode de réalisation par-20 ticulier, on comprend que de nombreuses modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre de l'invention . Par exemple , l'armature représentée, comprenant quatre barres disposées en carré, n'a été choisie que dans un but de commodité et des cages comprenant trois barres ou cinq barres ou plus peuvent également être fabri-25 quées . De plus, bien que l'armature représentée comporte un fil d'enroulement ayant un pas constant, des cages comportant des fils enroulés suivant des trajectoires hélicoïdales à pas variable peuvent aussi bien être fabriquéesau moyen de la machine .Eh outre , des cages de forme plus complexe que celles décrites peuvent être 30 fabriquées en réalisant initialement une cage de base et en lui ajoutant ensuite d'autres barres, rectilignes ou incurvées, dans une opération ultérieure .Les parties des barres qui dépassent de l'armature peuvent être recourbées après la fabrication de l'armature pour constituer des liaisons avec d'autres éléments d'armature. 35 Par ailleurs, d'autres fonctions de commande peuvent être réali sées par la machine décrite: en particulier la machine pourrait être arrêtée automatiquement avant 1'opération de soudage si la cage n'était pas convenablement formée à ce stade .On peut également incorporer à la machine un dispositif de commande numérique pour 40 obtenir un fonctionnement entièrement automatique . 71 00209 7 2076006 REVENDICATIONS 1-Cage d'armature métallique pour le renforcement du béton * comprenant plusieurs barres de renforcement parallèles espacées, reliées au moyen de fil métallique , caractérisée en ce que le 5 fil métallique (24) est enroulé en hélice autour de l'ensemble des barres (22) et est soudé sur celles-ci à ses points de contact (48). 2-Cage d'armature suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les barres (22) et le fil (24) sont en acier .. -j_0 3-Cage d'armature suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le fil (24) est soudé par résistance sur les barres (22). 4-Cage d'armature suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle a en section transversale une 15 forme polygonale . 5-Machine pour fabriquer une ca^ge d'armature métallique pour le renforcement du béton , caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (1) pour recevoir plusieurs barres (22) et les faire avancer en les maintenant parallèles et espacées, tout d'abord à tra- 20 vers un poste de câblage (3) et ensuite à travers un poste de soudage (4), le poste de câblage étant adapté pour entourer l'ensemble des barres avec un fil (24) et le poste de soudage (4) étant adapté pour souder les fils métalliques sur les barres à leurs points de contact mutuels (48). 25 6-Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le poste de câblage (3) comprend un support rotatif (23) portant une bobine (2) de fil et comportant une ouverture centrale à travers laquelle les barres (22) peuvent être déplacées, grâce à quoi le fil est déroulé de la bobine (2) et enroulé autour de l'ensemble 30 des barres au fur et à mesure que le support (23) tourne . 7-Machine suivant la revendication 6, caractérisée en ce qu'une charge de freinage est appliquée sur la bobine (2). 8-Machine suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le poste de soudage (4) comprend plusieurs 35 pistolets de soudage (28) adaptés chacun pour se déplacer avec une barre tout en soudant le fil sur la barre . 9-Machine suivant la revendication 8, caractérisée en ce que les pistolets (28) sont des pistolets de soudage par résistance comprenant chacun une mâchoire (31) et un organe d'appui (30) à 40 deux branches,chaque pistolet (28) pouvant être amené dans une po 71 00209 8 2076006 sition de retrait et dans une position de travail dans laquelle le fil d'enroulement (24) passe entre les branches de l'organe d'appui (30)- 10-Machine suivant l'une quelconque des revendications 5 à- 9 > caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'entraînement (8) pour le poste de câblage (3) , qui est synchronisé avee les moyens (l) faisant avancer les barres à travers le poste de câblage (3).