Brevet FR2141518A1 — publié le 19730126

La machine obJet de la présente invention est destinée au tranchage on série de tube. circulaires. Pour sectionner les tubes, on utilise de façon courante dans les magains d'ateli-r la scie circulaire ou la scie alternative. Ces matériels ne sont pas destinés spécialement à la coupe des tubes circulaires et peuvent aussi bien opérer sur des barres de section quelconque. Par ail leurv ils n'ont pas été étudiés pour assurer le meilleur rendement lorsque l'opération devient répétitive. Il existe également des appareils à molette réservés aux faibles diamètres et épaisseurs (installation de bttinents) et des appareils à fraise pour la section de canalisations en cours de pose (oléoducs gazoducs)0 Les matériels du premier type sont à manoeuvre manuelle.Sur ceux du second type un moteur électrique entratue la fraise et produit, par appui sur une channe, le déplacement du blos porte outil. 11 s'agit là de machines de chantiers où lton recherche la mobilité et la facilit d'opérer sur des tubes déjà raccordés à un ensemble général. Or certaines entreprises sont dans la nécessité d'effectuer dans leur ateliers de nombreux tronçonnages sur des lots de tubes circulaires identiques, d'épaisseur parfois importante. Ce cas est celui des ateliers de chaudronnerie réalisant des échangeurs de chaleur pour les usages thermodynamiques, l'industrie chimique ou l'industrie nucléaire, etc... La machine objet de la présente invention est destinée à opérer dans ees conditions de travail. Le ou les outils de coupe sont mobiles, animés d'un mouvement de rotation circulaire centré sur l'axe du tube et décrit dans un plan perpendiculaire à celui-oit le mouvement d'avance étant centripéte. De part et d'autre du plan de la saignée deux supports permettent de centrer rapidement le tube et de l'immobiliser.L'avance des outils est automatique réglée une fois pour toutes pour le lot de tubes. Les outils se dégagent df-ux-memes en fin d'opération en temps que la machine s'arrête, pour permettre d'introduire un nouveau tube ou une nouvelle zone du tube. Les supports expansibles peuvent astre automatisés pour accélérer les opérations. La figure 7 représente une coupe de la machine objet du brevet, par son axe général .La figure 2 représente une coupe perpendiculaire ont à la glissière du chariot porte outil. Les figures 3, 4 et 5 représentent des tracés de cames. Un robuste bâti (1) porte un arbre creux (2). Le tube (3) à tron çonner passe à travers l'alésage de cet arbre. Il est immobilisé pendant l'opération par deux supports (4) à ouverture rapide disposés de part et d'autre de cet alésage. L'arbre creux (2) sert de palier à une douille (22) solidaire d'un plateau porte outil (6) dont le plan est orthogonal à l'axe du palier. Un second plateau (7), dit plateaulcame, peut tourner librement à la périphérie de la douille (22). Une butée (23) maintient le plateau (7) au contact d'une des faces du plateau porte outil (6). L'autre face (qui est dégagée) du plateau porte outil (6), porte une glissière (8) (à queue d'aronde) dont l'axe médian passe par l'axe de l'arbre creux, et dans laquelle coulisse un chariot (5) portant l'outil (9). Dans l'axe de la glissière (8) est dégagée une boutonnière (10) par laquelle un doigt solidaire du chariot (5) et portant un galet (11) traverse le plateau (6).Le galet (il) est engagé dans une mortaise de section rectangulaire pratiquée dans le plateau-came (7), et dont les bords parallèles, qui guident le galet, constituent la came chargée d'assurer l'avance et le dégagement automatique de ltoutilO La ligne médiane de la mortaise, que suit l'axe du galet, décrit à cet effet (figo 3), sur le plateau (7) en un tour, une spirale (12) qui se rapproche du centre, et un profil trapézoïdal curviligne (14, 15, 16) dont l'extrémité se raccorde au début de la spirale. Sur la figure 2, pour un tour complet (3600) du plateau (7), à titre d'exemple non limitatif, la spirale (12) occupe environ 3450, et le trapère curviligne.150. Au moment où la machine s'arrete pour la mise en place d'un nouvel élément de tube, le galet est sur l'arc de cercle (15) constituant le sommet du trapèze curviligne et centré sur l'axe de l'arbre creux (2). L'outil, largement dégagé, occupe la position la plus éloignée de cet axe, donc du tube. La machine étant remise en route, le moteur fait tourS ner le plateau (6) à une vitesse telle que l'outil soit animé, par rapport à la surface extérieure du tube, de la vitesse de coupe convenable. Simultanément, un dispositif qui sera décrit plus loin fait tourner le plateau (7) par rapport au plateau (6), à une vitesse beaucoup plus faible que celle qui anime le plateau (6) par rapport au bâti. L'axe du galet est localisé en permanence au point d'intersectjon du profil médian de la mortaise avec l'axe de la glissière du chariot porte outil. Le galet va donc parcourir la mortaise, d'autant plus lentement que la vitesse relative entre plateau came et plateau porte outil est plus faible.Le galet (11) décrira d'abord le sommet 15 du trapèze, sans que le chariot se déplace dans sa glissière. Puis il suivra le côté oblique (16) du trapèze dont la pente relativement forte constituera une approche rapide du chariot, donc de l'outil vers le tube. Ensuite il décrira la spirale 12 dont la convergence définira l'avance de coupe. Le parcours de la spirale amènera progressivement l'outil au contact du tube, puis produira la coupe l'avance se poursuivant suffisamment longtemps pour que le tron çonnage complet soit assuré malgré les irrégularités de l'alésage du tube et du positionnement de celui-ci. Enfin le galet remonte le long du côté oblique (14) du trapèze (retour rapide de outil) et la xachi- ne s'arrête lorsque le galet se trouve sur le sommet 15.L'outil est alors largement dégagé, et se retrouve dans sa position initiale. Si les conditions l'exigent (épaisseur du tube) il est toujours possible de douer à la spirale un développement correspondant à plu sicirs tours du plateau (fig 4). Il n'est alors pas possible (sauf em plol de galets en forme de navette) de ramener en fin d'opération auto mastique le galet à une position de dégagement1 en traversant les différentes spires de la mortaise. Il faudra prévoir alors un dispositif de rotation rapide des plateaux l'un par rapport à l'autre pour sortir rapidement l'outil l'extrémité extérieure de la spirale étant prolongée par un secteur de dégagement (23) fig. 4. Il est toujours possible de disposer sur un plateau porte outils plusieurs chariots portant chacun un outil. En ce cas chaque mortaise qui guide un chariot occupe sur le plateau-came une zone annulaire différente et l'implantation du doigt porte galet se fait pour chaque chariot à une distance différente du centre. La figure 5 représente le plateau came d'une machine équipée de deux outils. Les chariots sont dispo sés à 180- l'un de l'autre, ainsi que les zones de dégagement des camesmortaises (12) et (24). La rotation lente du plateau-came (7) par rapport au plateau porte outil (6) peut être obtenue de différentes façons. A titre d'exemple non limitatif, sur la Figure 1 est représenté un système d'une mise en oeuvre particulièrement simple. Supposons l'entratnement des plateaux obtenu en les équipant à leur périphérie, chacun d'une denture du même module et d'un nombre identique de dents. L'axe du moto-réducteur (18) qui conduit la machine, est parallèle à l'axe de l'arbre creux (2). Il porte deux pignons identiques (19), mime module, mime nombre de dents. Un tel ensemble entratnerait en rotation à des vitesses identiques les deux plateaux. Pour créer une différence de rotation, on modifie d'une petite quantité (une unité par exemple) le nombre des dents du pignon et de-la roue du plateau-came, par rapport à ceux des dents du pignon et de la roue du plateau porte outils, le total pour chaque couple res tant le même. Par exemple, avec un pignon de 65 dents et une roue de 330 dents, on pourra, en modifiant d'une unité le nombre des dents, obtenir un rapport de l'ordre de 1/50 entre la vitesse de rotation générale et la vitesse de rotation relative. C'est-à-dire que le cycle total de coupe s'effectuera en 50 tours du plateau porte outils environ, d'un arrêt automatique à l'arrtt suivante Les pignons peuvent être à taille droite ou oblique.En ce dernier cas on pourra utiliser les réactions axiales pour rendre prépondérant l'appui sur certaines butées. Dans le cas où les spirales décrivent chacune plusieurs tours sur le plateau came et où un retour rapide est nécessaire on équipera l'un des pignons montés sur l'arbre du laotorréducteur d'un embrayage double permettant à volonté d'embrayer ce pignon sur le moto-réducteur, ou de l'immobiliser par rapport au bats. Suivant le sens du mouvement relatif ce sera le pignon du plateau porte came ou l'autre. il suffira de remettre le moteur en route après avoir immobilisé le pignon pour obtenir le retour rapide. L'un des plateaux restera immobile et le galet décrira la came à une vitesse relative identique à celle qui anime par rapport au bati le plateau porte outil pendant la coupe, ce qui assurera un dégagement très rapide de l'outil. L'arrêt automatique est obtenu à l'aide d'un bossage porté par l'ex- trémité extérieure de l'un des chariots lorsque la spirale ne fait qusun seul tour sur le plateau porte came. Le bossage attaque un contacteur fixe périphérique lorsque l'outil est complètement dégagé et coupe le courant du moteur. Dans le cas où la spirale fait plusieurs tours, un bossage fixé au chariot attaque un contacteur lorsque l'outil est à fond de coupe, ce qui bascule l'embrayage électrique du pignon inverseur, et produit le retour rapide ; un second bossage, à l'opposé attaque un autre contacteur et arrête l'ensemble lorsque l'outil est au dégagement maximum. Si la série de tubes à tronçonner a déjà subi un pliage, et si la zone de coupe se trouve dans un coude, il suffira d'orienter convenablement les supports pour que, au blocage, la zone de coupe coïncide avec le plan de la saignée, la section du tube restant sensiblement contrée sur l'axe de l'arbre creux. REVENDICATIONS 1 - Machine à couper en série les tubes circulaires ou les ronds, carac térisée par le fait que la pièce immobilisée sur un ou deux supports est attaquée, extérieurement, par un outil animé d'une part d'un mouvement de rotation dans un plan orthogonal à l'axe du tube et centré sur cet axe, et, d'autre part, d'un mouvement d'avance centri pète. 2 - Machine suivant revendication 1 caractérisée par le fait que l'outil est fixé sur un chariot coulissant dans une glissière radiale usinée dans un plateau porte-outil entraîné en rotation par un moteur, le tube traversant le plateau porte-outil à travers une large ouverture axiale de celui-ci, et étant immobilisé sur le ou les supports de telle sorte que son axe coricide sensiblement avec l'axe de rotation du plateau. 3 - Machine suivant revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que les mouvements d'approche, d'avance, de dégagement, ou tous autres, du chariot porte-outil, sont obtenus à l'aide d'un second plateau dit plateau came, coaxial au précédent et placé contre lui du cflté opposé au côté où sont usinées les glissières, ce plateau présentant une mortaise à l'intérieur de laquelle pénètre un doigt solidaire du chariot, traversant le plateau porte-outil à travers une boutonnière radiale pratiquée au fond de la glissière dans l'épaisseur du plateau porte-outil, le profil longitudinal de la mortaise affectant la forme d'une spirale centrée sur l'axe des plateaux, les deux plateaux came et porte-outil étant animés l'un par rapport à l'autre d'un mouvement de rotation d'une vitesse beaucoup plus faible que celle qui anime le mouvement du plateau porte-outil par rapport au tube, dans un sens tel que le doigt décrivant le profil en spirale de la mortaise dans laquelle il se trouve engagé, se rapproche lentement du centre, en engendrant l'avance de l'outil. 4 - Machine suivant revendications 1, 2 et 3 caractérisée par le fait que la spirale constituant le profil de la mortaise décrit plusieurs tours sur le plateau, un dispositif de rotation relative entre plateaux, inverse du sens de la coupe, rapide, permettant, après la coupe, de ramener en arrière le chariot, afin de le dégager, l'extrémité extéw rieurs de la spirale étant prolongée par une rampe de dégagement centrifuge. 5 - Machine suivant revendications 1, 2 et 3 caractérisée par le fait que le profil de la mortaise est constitué par une spirale occupant un peu moins d'un tour sur le plateau came, dont les deux extrémités sont raccordées par un profil comportant deux segments à pente éle vée, s'écartant du centre, réunis eux-mêmes par un petit arc de cercle centré sur l'axe des plateaux, les deux segments assurant le dégagement rapide de l'outil, puis son approche rapide. 6 - Machine suivant revendications 1 2 et 3 caractérisée par le fait que le plateau porte outil et le plateau came portent chacun à sa péri phérie une denture droite, les modules étant les mêmes ; que ces dentures engrenent chacune avec un pignon droit, les deux pignons étant fixés sur le même arbre de sortie d'un moto réducteur, di6po- sition qui assure ainsi, par la rotation rapide du plateau porte outil la coupe de l'outil ; que le nombre de dents du plateau porte outil et celui des dents du plateau porte came diffèrent entre eux d'une unité ou d'un faible nombre d'unités et les nombres des dents des deux pignons diffèrent entre eux de la même quantité le plateau ayant le nombre de dents le plus élevé engrenant avec le pignon de nombre de dents le moins élevé, cette disposition assurant l'avance de l'outil par la rotation relative, lente, d'un des plateaux par rapport à l'autre. 7 " Machine selon revendications 1, 2, 3, 5 et 6 caractérisée par le fait que l'un des deux pignons est fixé directement sur l'arbre de sortie du moto-réducteur, l'autre étant entratné par un embrayage double qui permet à volonté de rendre ce pignon solidaire de l'arbre de sor tie ou solidaire du btti du moteur (donc de l'immobiliser) ; que le choix de celui des deux pignons qui sera entra9né par l'embrayage est tel que, lorsque, en fin de coupe, l'embrayage immobilise ce pignon par rapport au bati, le moteur continuant de tourner dans le mtme sens, le mouvement rapide du plateau en rotation par rapport au plateau immobilisé dégage le chariot porte outil vers la périphérie, assurant ainsi le retour rapide de l'outil. 8 - Machine suivant revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 caractérisée par le fait que le plateau porte outil comporte plusieurs glissières et chariots à déplacement radial, chaque chariot portant un ou plu sieurs outils ; que le plateau porte came contient autant de mortai ses en spirale qu'il y a de chariots ; que les rayons moyens de ces mortaises diffèrent de quantités suffisantes pour qu'en aucun point deux mortaises ne se recoupent ou ne communiquent entre elles ; que chaque chariot est conduit à l'intérieur de la glissière par un doigt fixé sur sa face arrière, et qui pénètre dans une des mortaises du plateau porte cames.