Brevet FR2085346A1 — publié le 19711224

La présente invention est relative à un dispositif permettant de réaliser des parties coudées dans un élément tubulaire par la formation de plis successifs dans la paroi de cet élément, chaque pli s'étendant selon une portion limitée de cette paroi. Elle a pour but surtout d'autoriser en continu la formation de tels plis, en membre aussi important que nécessaire pour obtenir la courbure souhaitée, celle-ci pouvant en outre être modifiée à volonté de façon notamment à s étendre dans des plans différents. On connais déjà divers méthodes et appareils pour réaliser des coudes dans un élément tubulaire. A titre d'exemple, on peut plus spécialement rappeler celle qui met en oeuvre une déformation continue des tubes entre trois galets décalés, portés par des axes parallèles et entre lesquels passe le tube à déformer, ces galets imposant à ce tube, par suite de leur roulement contre sa surface, de suivre un chemin sensiblement en arc de cercle.On connaît déjà des méthodes de façonnage où le tube généralement cylindrique, est maintenu à longueur sensiblement constante sur sa partie présentant après formation du coude le rayon de courbure le plus élevé, tandis que dans sa partie où le rayon de courbure est le plus réduit, sont réalisés des plis successifs, notamment par chauffage et flexion dans un plan donné des extrémités du tube, lteffort exercé tendant à rapprocherl'une de l'autre ces extrémités. Dans ce dernier cas, un mandrin souple ou un matériau de remplissage peut être avantageusement placé dans le tube avant formation du coude souhaité. nifin, on peut également rappeler la méthode qui consiste à assembler bout à bout une série de portions droites du tube, de fac on à réaliser un coude constitué par une suite d'éléments adjacents dont chacun présente dans le plan du coude un axe décalé par rapport à celui des éléments voisins. Toutes ces méthodes connues présentent divers inconvénients : en premier lieu, la réalisation de coudes dans l'élément tubulaire ne peut s'effectuer facilement que dans un plan donné, tout changement de plan nécessitant un positionnement différent du tube et par suite un arrêt de la machine utilisée. En second lieu, les opérations ne peuvent pas s'effectuer d'une façon totalement autoenatîque et continue, et sont limitées à des tubes de longueurs relativement restreintes avec des cadences réduites. Enfin, le tube travaillé doit le plus souvent présenter un diamètre important et une épaisseur qui ne soit pas trop faible, de manière à résister aux différents efforts dont il est le siège. La présente invention a pour objet un dispositif qui pallie ces inconvénients en permettant notamment dans un même élément tubulaire, la formation de coudes successifs selon des plans différents avec une cadence de production élevée pour des tubes présentant, le cas échéant, une épaisseur très réduite. A cet effet, ce dispositif se caractérise en ce qu'il comporte un mécanisme de blocage en rotation de l'élément tubulaire à couder, un mandrin engagé selon l'axe de cet élément et orientable autour de cet axe, ce mandrin supportant une tète d'immobilisation en contact avec la surface interne de l'élément tubulaire et associée à une came transversale, située dans un plan perpendiculaire à l'axe, excentrée par rapport à celui-ci et entraînée en rotation, cette came étant apte à venir déformer la paroi interne de l'élément tubulaire sur une portion de sa courbe de section droite par le plan de la came pour la formation de bossages en relief vers I 'exté- rieur, un ensemble de commande en déplacement de l'élément tubulaire selon la direction de son axe pour la réalisation de bossages successifs dans sa paroi et une enclume d'écrasement des bossages créés par la came assurant ltemécu- tion de plis provoquant la courbure automatique de l'élément tubulaire. Avantageusement et selon un mode de réalisation préféré de l'invention, 1 'ensemble de cormande du déplacement de 1 élément tubulaire pro voque simxltanement llentratnemeat du mandrin jusqutà contact avec l'enclume de chaque bossage Créé par la came excentrée, le retour en sens inverse du mandrin pour la formation dsun autre bossage étant réalisé, après libération du mécanisme de blocage, par au moins un ressort de rappel monté entre une collerette transversale du mandrin d'une part et une butée d'autre part. Selon une autre caractéristique, le mécanisme de blocage de 1 'élément tubulaire comprend au moins un chariot, muni de deux mâchoires coulissantes transversales, aptes a serrer 1 élément tubulaire au voisinage de ses extrémités et en particulier au droit de la tète du mandrin. Selon d'autres caractéristiques également, l'ensemble de commande du déplacement de l'élément tubulaire peut Entre constitué par un vérin, une vis mère coopérant avec un écrou ou une noix filetée portée par undes chariots du mécanime de blocage ou par tout autre dispositif analogue, ce chariot étant guidé dans son déplacewent par deux colonnettes parallèles à l'axe de l'élément. Suivant enfin une autre caractéristique importante, l'enclume réalisant la formation des plis par écrasement des bossages créés par la came dans la paroi de l'élément tubulaire comprend une traverse de butée s'étendant perpendiculairement å l'axe de l'élément tubulaire et munie d'un orifice de passage calibré au diamètre de l élément avant déformation par la came. De préférence, cette traverse est constituée de deux parties ou mâchoires séparables, aptes à s'écarter transversalement l'une de l'autre pour le passage de l'élément tubulaire après la formation de chaque pli. D'autres caractéristiques du dispositif considéré apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donne à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la Fig.1 est une vue schématique de dessus et en coupe partielle de ce dispositif, - la Fig.2 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle de la tête du mandrin et de la came excentrée, réalisant la formation des bossages dans la paroi de l'élément tubulaire, - les Fig. 3 et 4 sont des vues, également à plus grande échelle, respectivement de dessus et de caté, du mécanisme de blocage de l'élément tubulaire de l'ensemble de commande du déplacement de celui-ci et de ltenclu- me réalisant 1 'écrasement des bossages formés dans la paroi de l'élément. Comme on le voit sur la Fig. 1, le dispositif considéré comporte un socle de base 1 sur lequel sont montés les différents organes de la machine permettant de réaliser des coudes dans un élément tubulaire métallique 2, ces coudes pouvant, le cas échéant, s'étendre selon des plans différents. A l'intérieur du tube 2 est engagé un mandrin creux 3, terminé à son extrémité située à droite sur le dessin par une tette 4 à l'extrémité de laquelle est montée une came 5, excentrée par rapport à llaxe commun du tube 2 et du mandrin 3. Comme on le voit de façon plus détaillée sur la Fig. 2, le mandrin 3 est rendu solidaire de la tête 4 par 1 'intermédiaire d tune partie filetée 6, le diamètre de cette tête étant choisi sensiblement égal au diamètre interne de 1 'élément tubulaire 2 à couder de manière à permettre à celui-ci de s'engager sur le mandrin en ayant sa paroi au contact de cette tête. La came 5 est montée à l'extrémité d'un axe 7 traversant la tête 4 et permettant d'assurer sa rotation, cet axe 7 étant supporté dans la tête par 1 'intermédiaire de roulements 8 et 9, tandis que la came est elle-meme bloquée sur l'extrémité de cet arbre au moyen d'un écrou 10. La came 5 présente une partie saillante 70, permettant au cours de sa rotation de déformer le métal de 11 élément 2. Bien entendu, lors de l'engagement de cet élément sur le mandrin 3, la came 5 est placée de telle sorte que sa partie 70 n'entrave pas le mouvement, ce qui s 'obtint simplement par un simple positionnement angulaire faisant échapper cette partie 70 du fait du montage excentré de l'arbre 7. A son extrémité opposée à la tête 4, le mandrin creux 3 comporte un prolongement 11 (Fig.1) muni de cannelures lia sur lesquelles peut coulisser une couronne dentée 12 engrenant avec une vis tangente 13, permettant de commander l'orientation angulaire du mandrin 3 autour de l'axe de 1 'élément tubulaire 2 et par suite d'orienter la position de l'axe 7 et de la zone d'attaque de la paroi de l'élément 2 par la came 5. A noter que grâce aux cannelures précédentes, l'orientation angulaire du mandrin peut s'effectuer quelle que soit sa position axiale par rapport à la couronne 12; en outre, un ressort de rappel 14 est monté entre un support 15 pour la couronne 12 et une collerette d'extrémité 16 prévue sur le prolongement 11, de manière à tendre à ramener le mandrin en position la plus à gauche sur le dessin.De la même manière, l'axe 7 dont est solidaire la came excentrée 5, se prolonge à l'oppo- sé de celle-ci et an-delà du mandrin 3, et comporte sur des cannelures 7a une seconde couronne dentée 17, engrenant avec une vis tangente 18 montée dans un support 19, un ressort 20 étant prévu entre ce support et une butée 21 solidaire de l'extrémité de l'axe 7, l'ensemble permettant également un déplacement relatif de l'axe 7 par rapport à la couronne 17 et un rappel en position initiale. Conformément à 1 1invention, 1 'élément tubulaire 2 engagé sur le mandrin 3 est normalement bloqué à ses extrémités afin de permettre par suite de la rotation de la came 5, la formation dans sa paroi interne de bossages en relief, tels que 71. A cet effet, le dispositif comporte, porté par un premier chariot 22 deux pinces 23 et 24, courandées par l'intermédiaire de biellettes coudées 23a et 24a par la tige 25 d'un vérin 26. Ce chariot 22 peut se déplacer parallèlement à ltaxe du mandrin 3 en étant guidé dans son mouvement d'entraînement de 1 1élément tubulaire 2 au moyen de deux colonnes 27 et 28.Le déplacement de ce chariot est obtenu par tout moyen approprié, notamment grâce à un moteur électrique 29 dont l'axe de sortie comporte un pignon 30 engrenant avec une crémaillère 31 s 'étendant sur le socle de base 1 parallèlement aux colonnes précédentes. A son autre extrémité opposée à celle saisie par les pinces 23 et 24, 1' élément tubulaire 2 est une fois engagé sur le mandrin 3 bloqué au droit de la tette 4 par l'intermédiaire de deux autres mâchoires 32 et 33, aptes à coulisser transversalement et respectivement sur des guides 34, 35 pour l'une, 36, 37 pour l'autre.Ces deux mâchoires 32 et 33 sont portées par un second chariot 38, luiinSme guidé parallèlement à la direction de l'axe du mandrin 3 par des tiges 39 et 40 supportées par le socle 1. Le déplacement du chariot 38 sur ces tiges peut Etre réalisé au moyen d'un vérin ou de tout autre mécanisme équivalent ; dans l'exemple considéré sur les figures, ce mécanisme comporte une noix filetée 41 portée par le chariot 38 et coopérant avec une vis de commande 42 comprenant à son extrémité un pignon conique ,3, lui-même en prise avec un second pignon 44 porté par une pièce 45 solidaire du socle 1 (Voir Fig.4 notamment). Le dispositif selon l'invention comporte par ailleurs, située plus à droite sur la Fig. 1 par rapport au chariot 38, une enclume 46 dont le rôle est de permettre, de la manière qui sera indiquée plus loin, l'écrasement des bossages 71 créés dans la paroi de l'élément tubulaire 2 par la came 5. Cette enclume 46 comporte notamment une traverse formée de deux mâchoires 47 et 48, aptes à se déplacer transversalement coeiiie les mâchoires 32 et 33 précédentes par rapport à la direction de l'axe de l'élément tubulaire 2, en coulissant sur des guides 49, 50 d'une part, 51, 52 d'autre part, leur position de rapprochement maximale délimitant entre elles un passage 53 dont le diamètre est sensiblement égal à celui de l'élément 2 de façon telle que celui-ci puisse librement le traverser à l'exception des bossages en relief 71 qui viennent buter contre l'une quelconque des deux mâchoires en s'écrasant sur celle-ci. En se référant plus particulièrement aux Fig. 3 et 4, illustrant à plus grande échelle le chariot 38 et l'enclume 46, on voit comment sont de préférence réalisés dans l'exemple décrit, les moyens qui permettent de commander selon une séquence adaptée, l'écartement ou le rapprochement transversal des différentes mâchoires de serrage précédentes. En ce qui concerne les mâchoires 32 et 33 du chariot 38, le mécanisme de blocage comporte une biellette coudée 54, articulée autour d'un axe 55 porté par une chape 56 solidaire des mâchoires, cette biellette 54 étant également articulée en 57 sur le corps du chariot 38 et en 59 sur l'extrémité de la tige 60 d'un vérin Ót, lui-même monté pivotant en 62 sur le chariot 38.Le débattement de la tige 60 provoque ainsi le pivotement de la biellette 54 et par suite le coulissement des mâchoires 32 et 33 sur leurs guides assurant en synchronisme le blocage de 1 'élément 2 et par suite de la tête 4 du mandrin préalablement engagée dans celui-ci. De même, les mâchoires 47 et 48 de 1 'enclume 46, sont commandées par une biellette coudée 64, articulée sur une chape 65 d'une part et sur la tige 66 d'un second vérin 67 d'une part, celui-ci étant lui-même articulé en 68 sur l'enclume. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention peut alors être facilement explicité en liaison avec la description qui précède : dans un premier temps, l'élément tubulaire 2 à couder est placé sur le socle de base 1 de façon à être introduit sur le mandrin 3, la came excentrée 5 étant orientée de manière à ne pas empêcher le coulissement de l'élément.Dans ce but, les pinces 23 et 24 du premier chariot 22 sont bloquées par le vérin 26 contre l'extrémité correspondante de l'élément tubulaire 2, le moteur 29 étant ensuite mis sous tension de telle sorte qu'il commande par l'intermédiaire du pignon 30 et de la crémaillère 31 le déplacement du chariot 22 de la droite vers la gauche en entraînant en même temps il élément tubulaire. Ea fin de course, le moteur 30 est débrayé, le chariot 22 étant libre de se déplacer sur les colonnes 27 et 28 avec l'avance de l'élément 2.L'opération suivante consiste à assurer le blocage en rotation du mandrin 3 à l'intérieur de 1' élé- ment 2, en assurant simultanément l'immobilisation de celui-ci grâce aux mâchoires 32 et 33 du chariot 38 commandées en rapprochement par le vérin 61 de manière à venir serrer entre elles la paroi externe de 1' élément tubulaire au droit de la tette 4. L'opération de formation d'un coude peut alors débuter. A cet effet, on commence par provoquer dans la surface interne de 1' élément tubulaire 2 la formation d'un bossage 71 en relief grâce à la partie en saillie 70 de la came 5, conanandée en rotation par L'axe 7, la couronne dentée 17 et la vis tangente 18. Par suite de sa position excentrée, cette came 5 vient porter contre la surface interne de l'élément tubulaire selon une portion de sa courbe de section droite par le plan de la came, comme le montre la vue de détail de la Fig.2, la position du bossage ainsi obtenu dépendant évidemment de 1 'orientation préalable donnée à la tête 4 et au mandrin 3 dans l'élément 2 par la couronne 12 et la vis 13.Simultanément avec 1' opération précédente, est provoquée la commande du déplacement du chariot 38 grâce à la vis 42 coopérant avec la noix filetée 41 portée par ce chariot. L'élément 2 et le mandrin 3 bloqués par les mâchoires 32 et 33 se déplacent en synchronisme avec le chariot 38 en comprimant le ressort 14 ainsi que le ressort 20, prévus respectivement aux extrémités du mandrin 3 et de l'axe de commande 7. Ce déplacement se poursuit jusqu'à ce que le bossage 71 qui vient d'être réalisé se présente sensiblement en regard de l'orifice 53 ménagé entre les deux mâchoires 47 et 48 de ltenclume 46, ces dernières étant alors en position rapprochée l'une de l'autre, empêchant ainsi à la partie déformée de l#lément 2 de franchir ces mâchoires au niveau du bossage 71. A cet instant, les mâchoires 32 et 33 du chariot 38 sont coamas- dées dans le sens de l'écartement de manière à débloquer le mandrin 3 qui, sous l'effet des ressorts 14 et 20, revient en position primitive en entrainant simultanément la came excentrée 5. En revanche, 1 'élément 2 maintenu par les pinces 23 et 24 reste en position, le mandrin coulissant simplement dans cet élément.Le chariot 38 est ensuite ramené en arrière et les mâchoires 32 et 33 à nouveau rapprochées pour bloquer l'élément ; la rotation de la came 5 assure dès lors la formation d'un nouveau bossage 71-et ainsi de suite au fur et à mesure des mouvements d'avance puis de recul du chariot 38. Hais précisément, lorsque après retour en arrière, se produit une nouvelle avance du chariot 38 entraînant 1 'élément 2, le premier bossage 71 vient se bloquer contre les mâchoires 47 et 48 de l'enclume 46, qui l'écrasent en formant dans la paroi du tube un pli 72, ces mâchoires 47 et 48 s'écartant ensuite pour permettre l'avance de l'élément, puis revenant en position pour écraser le bossage suivant et ainsi de suite. Eh répétant autant de fois que nécessaire les opérations précédentes, on obtient dans la paroi de 1 'élément tubulaire 2 une série de plis successifs qui obligent cet élément à prendre progressivement et de manière continue la forme d'un coude.Ce coude peut être notamment aussi prononcé que souhaité en fonction du nombre de plis réalisés ; en outre et selon une caractéristique importante du dispositif considéré, on voit qu'il est très facile, sans interrompre la marche des opérations précédentes, de provoquer un changement d'orientation du coude formé pour passer d'un plan à un autre; à cet effet il suffit simplement de modifier 1 'orientation axiale du mandrin 3 en le faisant pivoter grâce à la couronne 12 et à la vis tangente 13, de manière à modifier la localisation de la zone de l'élément où vient porter la came excentrée 5, et où se réalisent par la suite les plis déterminant la formation du coude obtenu. On réalise ainsi un dispositif mécanique simple, permettant de cintrer des tubes de gros diamètre dont l'épaisseur peut, le cas échéant, entre très faible. En faisant varier la cadence du déplacement du chariot portant les mâchoires de blocage, on peut aisément faire varier le rayon du coude obtenu par variation de l'espacement des plis réalisés. L'exécution des opérations est rapide, automatique et continue. Le diamètre intérieur de 1 'élément tubulaire n'est pas modifié. Enfin, 1 'outillage nécessaire est peu coûteux et n'exige qu'une puissance réduite. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à exemple de réalisation décrit et représenté ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la formation de coudes dans un élément tubulaire, comportant un mécanisme de blocage en rotation de l'élément tubulaire à couder, un mandrin engagé selon l'axe de cet élément et supportant une tête d'immobilisation en contact avec la surface interne de l'élément tubulaire et associée à une came transversale, située dans un plan perpendiculaire à l'axe, excentrée par rapport à celui-ci et entrainée en rotation, cette came étant apte::à venir déformer la paroi interne de l'élément tubulaire sur une portion de sa courbe de section droite par le plan de la came pour la formation de bossages en relief vers l'extérieur, un ensemble de commande en déplacement del'élément tubulaire selon la direction de son axe pour la réalisation de bossages successifs dans sa paroi et une enclume d'écrasement des bossages créés par la came assurant l'exécution de plis, prcvoquant la courbure automatique de l'élément tubulaire, caractérisé en ce que la tête d'immobilisation du mandrin comporte un alésage excentré par rapport à l'axe de l'élément, traversé par une tige d'entraînement sur l'extrémité de laquelle est fixée la came transversale, et un pignon monté à ltextrémité opposée du mandrin engrenant avec une vis de façon telle que la rotation du mandrin provoquée par la vis attaquant le pignon modifie la région de la paroi de l'élément déformée par la came et l'orientation du plan contenant le coude formé dans l'élément. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de commande du déplacement de l'élément tubulaire provoque simultanément l'entraînement du mandrin jusqu'à contact avec l'enclume de chaque bossage créé par la came excentrée, le retour en sens inverse du mandrin pour la formation d'un autre bossage étant réalisé, après libération du mécanisme de blocage, par au moins un ressort de rappel monté entre une collerette transversale du mandrin d'une part et une butée d'autre part. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de blocage de l'élément tubulaire comprend au moins un chariot, muni de deux mâchoires coulissantes transversales, aptes à serrer l'élément tubulaire au voisinage de ses extrémités et en particulier au droit de la tête du mandrin. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltensemble de commande du déplacement de ltélément tubulaire est constitué par un vérin, ou une vis mère coopérant avec un écrou, ou une noix filetée portée par un des chariots du mécanisme de blocage, ce chariot étant guidé dans son déplacement par deux colonnettes parallèles à l'axe de l'élément. 5. Dispositif selon la revendication 1, caract#risé en ce que l'enclume réalisant la formation des plis par écrasement des bossages créés par la came dans la paroi de l'élément tubulaire comprend une traverse de butée s'étendant perpendiculairement à l'axe de l'élément tubulaire et munie d'un orifice de passage calibré au diamètre de l'élément avant déformaton par la came. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la traverse est constituée de deux parties ou mâchoires séparables, aptes à s'écarter transversalement l'une de l'autre pour le passage de l' & ment tubulaire après la formation de chaque pli. Nouvelles revendications déposées après premier projet d'Avis Documentaire