Brevet FR2211333A1 — publié le 19740719

La présente invention concerne une machine mandrineuse automatique, destinée plus spécialement aux tubes en matière plastique. Âctuellement, pour mandriner des tubes en matière plastique, c'est-à- dire pour conformer une extrémité de façon à permettre une jonction à encastrement entre des tubes successifs, on utilise divers systèmes et dis- positifs qui sont généralement onéreux et compliqués. Le dispositif le plus couramment employé est constitué par une étampe de forme spéciale, dans laquelle on place l'extrémité du tube qui doit être mandriné, et l'on prévoit à llintérieur un élément formant poumon qui, en se dilatant agit sur les parois du tube et le pousse au contact de l'intérieur de l'étampe. L'extrémité du tube plastique, préalablement ramollie par chauffage, se forme ainsi sur l'étampe elle-m;me, et la déformation devient permanente après refroidissement, ce qui forme le tube définitivement à son extrémité. Ces dispositifs employés jusqu'ici se sont montres satisfaisants sous certains aspects, mais ils ont présenté de graves inconvénients dont le plus évident consiste en ce que le tube est formé depuis 11 extérieur, c'est#dire qu'il adhère contre l'étampe par sa partie extérieure; cela produit diverses imprécisions de travail, dont la plus évidente consiste en ce que les tubes fabriqués par extrusion n1 ont pas toujours une mais sssur constante. On voit ainsi que, comme les tubes sont formés depuis l'extérieur, ils n'ont pas toujours des dimensions intérieures constantes. Cette circonstance provoque de nombreuxvrebuts ainsi que diverses difficultés au moment du montage. Un autre inconvénient consiste en ce que, lorsqu'on veut modifier même légèrement le diamètre intérieur du tube, il faut remplacer complètement l'étampe parce que le formage se fait par l'extérieur ainsi qu'on l'a rappelé plus haut. Un autre inconvénient consiste en ce que le dispositif décrit cidessus nécessite des temps de travail très longs, et par suite coûtent; il faut ajouter à cela que les dispositifs déjà connus n'ont que de faibles possibilités d'automatisation. La présente invention a précisément pour but d'éviter tous les incon- vénients mentionnés plus haut, en réalisant une machine de mandrinage automatique ne demandant pas d'interventions manuelles dans aucune phase du travail, et pouvant réduire considérablement les temps de travail. Un autre objectif de l'invention consiste à réaliser une machine de mandrinage dont le fonctionnement ne nécessite pas une main-d'oeuvre spé cialisée; ce facteur, ajouté à ceux précédemment décrits, permet encore une nouvelle diminution des prix de fabrication. Un autre objectif de l'invention consiste à réaliser une machine permettant d'obtenir avec une grande précision le diamètre intérieur dé- siré des tubes, ce qui permet un montage plus rapide et plus simple. Un autre objectif de 11 invention consiste à réaliser une machine dans laquelle le chauffage de l'extrémité du tube se fait seulement dans la zone intéressée par la déformation, de façon à permettre un travail plus précis et à empêcher des déformations nuisibles. Un autre objectif de l'invention consiste à pouvoir faire varier dans un certain intervalle les diamètres intérieurs des tubes, sans nécessiter pour cela le remplacement d'éléments de la machine. Un autre objectif encore consiste à réaliser une machine de mandrinage facile à fabriquer avec des éléments quton trouve couramment dans le commerce, ayant un montage simples ne nécessitant pas un entretien particulier, et qui est en outre très compétitive è un point de vue purement économique. Ces objectifs ainsi que d'autres qui ressortiront mieux dans la suite sont atteints par une machine de mandrinage automatique, destinée par ticulièrement aux tubes en matière plastique, et caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'alimentation des pièces à travailler, un éle ment de placement de ces pièces, une tête chauffante, un groupe de mandrinages un dispositif transporteur pour transporter les pièces en cours de travail depuis la tête chauffante jusqu'au groupe de mandrinage, puis de là à un réservoir recevant les pièces travaillée, un élément formant guide et butée pour envoyer lesdites pièces à travailler au transporteur précité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exem- ple de réalisation préféré mais non exclusif et en se référant aux dessins annexés donnés à titre indicatif et non limitatif sur lesquels:: La fig. i représente schématiquement une vue perspective d'une machine de mandrinage selon l'invention; La fig. 2 représente le dispositif transporteur et l'élément formant guide et butée; La fig. 3 représente en coupe axiale une tête chauffante; La fig. 4 représente en coupe axiale le groupe de mandrinage; La fig. 5 représente une vue frontale des organes de commande des patins du groupe de mandrinage;; La fig. 6 représente les organes de blocage-des pièces pendant l'o- Opération de mandrinage0 On voit sur les figures précitées que la machine de mandrinage, selon l'invention, comprend un dispositif pour transporter les pièces à travailler 1 ce dispositif étant constitué par une bande porteuse 2 enroulée de façon continue et entraînée par des rouleaux 3 dont les axes sont inclinés. Â côté de la bande porteuse 2 on prévoit un plan incliné 4 dont le roule consiste à transporter les pièces à travailler i, qui sont généralement constituées par des tubes en matière plastique, provenant d'une machine de type connu par laquelle ils ont Sté extrudés0 A c8té de la bande porteuse 2, sur le oSté opposé à celui du plan incliné 4, on prévoit un élément formant guide et butée, qui est constitué par un peigne 5 servant pratiquement de barrière aux pièces travaillées 1. Le peigne 5 s'élève à partir d'un support 6 qui, sous l'action d'un piston pneumatique 7, peut tourner autour d'un axe parallèle à la direc- tion de la bande porteuse 2. En faisant tourner 11 élément support 6, le piston 7 fait descendre le peigne 5, et par suite libère les pièces 1 qui peuvent ainsi progresser vers la machine de mandrinage. À l'extrémité de la bande porteuse 2 se trouve un élément de placement constitué par une plaque 8 contre laquelle appuient les extrémités des tubes I entraînés par la bande porteuse 29 On voit que le tube 1 se trouve placé définitivement lorsqu'il est entré en contact par une extrémité avec la plaque 8. Le tube 1 laissé libre par le peigne 5, roule sur une rampe 9 puis atteint un dispositif transporteur, qui est un transporteur à gouttières 10. D'une façon plus précise, ce tube se place a l'intérieur d'une gouttière Il qui se trouve près du bord de la glissière 9. Dans le voisinage de l'extrémité de la gouttière 11 du côté où se trouve la plaque 8, on prévoit un élément formant pince 12 qui est constitué par deux branches plates de forme spéciale 13 articulées l'une sur l'autre et pouvant se serrer pour bloquer entre elles le tube 1. D'une façon plus précise, chacune de ces branche 13 forme une cavité semi-circulaire qui s'accouple avec l'extérieur du tube 1. La machine de mandrinage comprend encore une tête chauffante 20 placée dans le voisinage de l'élément formant pince 12 et mobile pour pouvoir se rapprocher du tube qui est bloqué par les branches 11. La tête 20 comprend un groupe d'entrée d'air, constitué par un corps central creux 21 de forme cylindrique et présentant sur son pourtour une série d'ouvertures 22. Le corps central 21 peut être placé à l'intérieur du tube 1 Un groupe aspirateur-transporteur constitué par un rotor 23 qui est entrainé par un moteur 124 aspire l'air dans le corps central 21 et l'entraine dans plusieurs conduits 24 qui sont disposés cote-à-cate sur une circonférence et sont orientés dans une direction à peu près parallèle à celle du corps central 21. Les conduits 24, qui sont de préférence en cuivre, sont entourés par une source de chaleur 125 constitués par exemple par une résistance eleo- trique et réchauffant l'air qui circule dans le conduit 24. A partir des conduits 24 l'air chaud est envoyé dans un groupe de débit d'air constitué également par une série de trous 25 répartis sur une circonférence et disposés à l'extérieur du tube 1. Les branches 13 de l'élément formant pince empêchent que l'air sortant des trous 25 et baignant 11 extérieur du tube I puisse être dispersé, et obligent cet air chaud à suivre un parcours baignant l'extérieur du tube, pour faire ensuite remonter cet air à l'intérieur de l'extrémite du tube, afin qu'il soit de nouveau aspiré par les ouvertures 220 On voit ainsi que, pratiquement, la tête chauffante fonctionne sur le principe du recyclage de l'air, car c'est pratiquement toujours le mane air qui baigne d'abord extérieurement le tube, le baigne ensuite intérieurement, et est recyclé à travers le rotor 230 Cette disposition procure un avantage important au point de vue du rendement thermique; elle permet de plus de réduire considérablement le temps nécessaire pour réchauffer ltextrémité du tube et la ramollir, du fait que ce tube 1 est en matière plastique comme on l'a déjà dit. Un autre avantage consiste en ce que le réchauffage est pratiquement uniforme sur les deux faces du tube, et empêche la production de tensions sous 11 effet dtun gradient thermique entre la face interne et la face em- terne de ce tube. Le transporteur à gouttières 10 comprend une chaîne 30 qui porte les gouttières 11 et qui est entrainée par des roues pignons à chaîne 31 entraînées elles-mêmes en rotation d'une façon intermittente par un piston 32 relié à une manivelle 33. Le déplacement que la manivelle 33, aotionnée par le piston 32, imprime à la chaîne 30 est tel que la gouttière qui se trouve en face de la tête chauffante 20 se trouve, après le déplacement, en face d'un groupe de mandrinage 40. Ce groupe de mandrinage 40 est mobile de façon à pouvoir se rapprocher ou s'éloigner, suivant le cas, de l'eltrémité du tube 1 qui se trouve devant lui. Le groupe de mandrinage 40 comprend des patins 41 placés sur un élé ment en forme de disque 42 avec interposition de guides glissantes 43 dirigés radialement sur ce disque 42. Ce disque 42 eat calé sur un arbre creux 44 entrainé en rotation par un moteur 45, par l'intermédiaire d'une transmission à channe. Le disque 42 présente des fentes radiales 46, à raison d'une pour chaque patin 41, dans chacune desquelles pénètre une tige 47 qui part de chacun des patins 41. A son extrémité libre, la tige 47 pénètre dans des ouvertures 48 obliques sur la direction radiale, sur un élément en forme de couronne circulaire 49 qui se trouve au contact du disque 42. Une plaque triangulaire 50 est articulée à un sommet sur le disque 42 par une première articulation 51, et sur la couronne circulaire 49 par une deuxième articulation 52. A son sommet qui est opposé aux articulations 51 et 52, la plaque triangulaire 50 est articulée sur la tige 53 d'un cylindre pneumatique 54. Par l'acoouplement constitué par la première articulation 51 et par la deuxième articulation 52, le déplacement de la tige 53 dans le cylindre pneumatique 54 provoque une rotation relative entre le disque 42 et la couronne circulaire 49. 3tant donné que les ouvertures 48 ont une direotion oblique sur la direction radiale, on obtient en particulier une variation de la distance du centre des tiges 47 et par suite des patins 41. On voit ainsi que, en actionnant le cylindre 54, on peut placer les patins 41 le long d'une circonférence ayant le rayon désiréS et permettant un travail précis de l'intérieur du tube 1. Pour le réglage du rayon de cette circonférence, on prévoit un eEé- ment de blocage constitué par un tasseau 60 solidaire du disque 42 et faisant saillie sur le pourtour extérieur de la couronne circulaire 492 sur lequel vient se placer un élément de butée 61 constitué par une vis réglable solidaire de la couronne circulaire 49 et sortant de cette couronne. Le tasseu 60 et l'élément de butée 61 ont pour but de délimiter la rotation relative entre le disque 42 et la couronne circulaire 49. En pratique, on règle ainsi la distance du centre à laquelle doivent se trou versés patins 41. A l'intérieur de la zone délimitée par les patins 41 se trouve un pulvérisateur 70 qui sert à projeter de l'air humide pour refroidir le tube pendant le mandrinage. En face du groupe de mandrinage 4$ dans le voisinage de l'extrémité de la glissière 41 située devant le-groupe de mandrinage 40, se trouvent deux mâchoires 80 actionnées par un dispositif pneumatique 81 qui sert à tenir et bloquer le tube 1 pendant le mandrinage. A l'intérieur des mbchoires 80, formant chacune une cavité semicirculaire, se trouvent des garnitures 82, de type annulaire par exemple, qui servent à mieux tenir et bloquer le tube lui-même pendant le mandrinage, pour empêcher des rotations accidentelles de ce tube. Les mâchoires 80, qui sont opposées l'une à l'autres sont mobiles suivant une direction à peu près radiale relativement à la direction du tube 1 et des patins 41. La machine de mandrinage selon l'invention, fonctionne de la façon suivante. Un tube 1 en matière plastique, qui Provint d'un appareil d'extru sion, est placé sur le plan incliné 4 et actionne un interrupteur, non représenté sur la figure et d'ailleurs de type connu qui met en marche la bande porteuse 2 et amène le tube 1 au contact de la plaque 8,où un autre interrupteur arrête la bande porteuse 2 et émet l'ordre d'ouverture du peigne 5, mais oelui-ci en se rabattant permet au tube 1 de passer sur la rampe 9 et de là dans la gouttière Il qui se trouve près du bord de cette rampe 9. Quand le tube est arrivé dans la gouttière 11 les branches t3 de la pince 12 sont actionnées et bloquent ce tube; à cet instant, la tête chauffante 20 commence à progresser vers l'extrémité du tube 1. D'une façon plus précise, le corps central 21 de la tette 20 'intro- duit dans le tube. La phase de chauffage de l'extrémité du tube commence maintenant. Ce chauffage est produit par le rotor 23 auif en aspirant l'air par les ouvertures 22 entraine cet air dans les conduits 24 autour desquels se trouve une source de chaleur 125 qui chauffe l'air, puis dans les trous 25 qui envoient l'air chaud sur l'extérieur du tube. L'air chaud est recyclé parce que les branches 13 I'empêchent de sortir, et l'obligent à suivre le parcours imposé indiqué par les flèches sur la fig. 3 et à être presque totalement reaspiré par les trous 22 pour reparcourir le cycle déjà décrit. Comme on l'a déjà dit le procédé est économiquement plus avantageux parce qu'il a un meilleur rendement, mais de plus il diminue sensiblement le temps qui est nécessaire à la phase de chauffage. Ce temps est généralement déterminé par un organe chronométrique, en fonction des matières constituant le tube 1 et de l'épaisseur du tube lui-même. Lorsque la phase de chauffage est terminée, et que l'extrémité du tube 1 est ramollie, la tête chauffante 20 s'éloigne de nouveau en laissant libre l'extrémité du tube 1. A ce stade, le transporteur à gouttières 1C est actionné automatique ment et entraine le tube 1 en face du groupe de mandrinage 40. quand le tube se trouve en face du groupe de mandrinage 40, les m# choires 80 le bloquent. Quand ce blocage est effectués le groupe de mandrinage 40 avance à l'intérieur du tube. D'une façon plus précise, les patins 41, qui sont groupés vers le centre dans cette phase du fonctionnement, pénètrent dans le tube. Quand les patins sont introduits à l'intérieur du tube 1 par suite de l'accouplement précédemment décrit entre le disque 42 qui supporte les patins et la couronne circulaire 492 ces patins commencent à ##écarter. Ensuite, ils sont entrainés en rotation et mandrinent le tube lui-m & e par l1int4rieur0 Pendant cette phase, le pulvérisateur 70 envoie contre la paroi interne du tube 1 de l'air humidifié qui sert à refroidir le tube, aussi bien pour lui redonner une certaine solidité que pour éviter des échauffements excessifs causés par le frottement entre les patins 41 et l'intérieur du tube. Quand le mandrinage est terminé, les mâchoires 80 sont libérées, c'est-à-dire éloignées du tube, et le groupe de mandrinage est éloigné et ramené dans sa position initiale. Toutes les phases précédemment décrites peuvent évidemment être exécutées d'une façon continue, clest-à-dire sans aucune interruption. Pratiquement, on obtient ainsi que, pendant qu'on effectue la phase de chauffage sur un tube, la phase de mandrinage stef- fectue sur le tube précédent et, une fois terminées ces opérations, les tubes sont envoyés par le transporteur à gouttières 10 dans un réservoir dtévacuations après quoi ils sont éloignée de la machine. La description précédente montre que la machine de mandrinage de la présente invention atteint tous les objectifs qui ont été fixés, en particulier qu'elle permet un travail rapide et économique, et de plus, que toutes les phases sont complètement automatisées et ne nécessitent à aucun instant une intervention manuelle Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par i 'hom- me de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, le système précédemment décrit pour obtenir le déplacement des patins 41 en direction radiale peut être remplacé par un corps de forme conique qui, en s'introduisant à l'intérieur des patins, les place sur une circonférence de diamètre désiré. Les patins 41, qui sont considérés comme ayant des surfaces lisses dans l'exemple décrit, peuvent avoir des formes diverses suivant les n6cessités du cas particulier pour donner des formes de mandrinage différentes, suivant le oas, Tous les détails techniques décrits de la machine peuvent évidemment être remplacés par d'autres éléments techniquement équivalents. Dans la pratique, les matières employées ainsi que les dimensions adoptées pourront être quelconques suivant lês exigences de chaque cas particulier. RE BITTIONS 1) slackine de m2ndrinage automatique, destinée particulièreLlent aux tubes en matière plastique, et caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'alimentation des pièces à travailler, un élément de placement de ces pièces, une tête chauffante, un groupe de mandrinage, un dispositif transporteur pour transporter les pièces en cours de travail depuis la tête chauffante jusqu'au groupe de mandrinage, puis de là à un réservoir recevant les pièces travaillées, un élément formant guide et butée pour envoyer lesdites pièces à travailler au transporteur précité. 2) Machine de mandrinage selon la revendication I, caractérisée en ce que l'organe d'alimentation est constitué par une bande porteuse sans fin. 3) Machine de mandrinage selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'élément de placement est constitué par une plaque placée à l'extrémité de la bande porteuse. 4) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'organe transporteur est constitué par un transporteur à gouttières 5) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément formant guide et butée est constitué par un peigne s'élevant à partir d'un support qui peut tourner autour d'un axe à peu près parallèle à la direction de la bande porteuse, sous l'action d'un piston pneumatique. 6) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tête chauffante comprend un groupe d'arrivée de l'air qui peut être placé à l'intérieur de la pièce à tra vaillert un groupe d'aspiration et d'entrainement de l'air qui est action né par un moteur, une source de chaleur pour réchauffer l'airs un groupe de sortie de l'air qui peut être placé à l'extérieur de la pièce à travailler. 7) Machine de mandrinage selon la revendication 6, caractérisée en ce que le groupe d'arrivée de l'air est constitué par un corps central creux de forme à peu près cylindrique, qui comporte sur sa périphérie une série d'ouvertures pour aspirer l'air de l'intérieur de la pièce à travailler. 8) Machine de mandrinage selon la revendication 6, caractérisée en ce que le groupe d'aspiration et d'entraînement de l'air est constitué par un rotor. 9) Machine de mandrinage selon la revendication 6, caractérisée en ce que la source de chaleur est constituée par une résistance électrique enroulée autour de plusieurs conduits disposés c8te-à-cSte à peu près suivant une circonférence et orientés à peu près parallèlement à la direction du corps central, ltair de chauffage passant dans ces conduits. 10) Machine de mandrinage selon la revendication 6, caractérisée en ce que le groupe de sortie d'air est constitué par une série de trous répartis à peu près sur une circonférence et pouvant être placés à l'ex- térieur de la pièce à travailler 11) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément formant pince, qui est placé près de la tête chauffante et peut bloquer la pièce à travailler pendant la phase de chauffage. 12) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les branches de l'élément formant pin cew en se formant à l'estérieur de la pièce à travailler, réalisent un parcours forcé de l'air circulant dans la tête chauffante, en faisant passer cet air du groupe de sortie d'air dans le groupe d'arrivée d'air. 13) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le groupe de mandrinage comprend plusieurs patins disposés à peu près suivant une circonférence dont le centre se trouve sur l'axe des pièces à travailler, un moteur pour faire tourner les patins autour dudit axe, un dispositif pour déplacer les patins suivant une direction à peu près radiale, les patina pouvant attaquer par contact l'intérieur de l'extrémité de la pièce à travailler. 14) Machine de mandrinage selon la revendication 13, caractérisée en ce que, par interposition de guides glissentes disposés à peu près ra- dialement, les patins sont placés sur un élément en forme de disque qui est calé sur un arbre creux entrainé en rotation par un moteur. 15) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément en forme de disque présenté des fentes à peu près radiales, à raison d'une fente pour chaque patin, dans lesquelles peut coulisser une tige partant de chaque patin, l'extre;; mité libre de cette tige s1 engageant dans des ouvertures qui sont oblinues sur la direction radiale, sur un élément en forme de couronne oirculaire qui touche l'élinent en forme de disques 16) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de déplacement radial des patins comprend une plaque triangulaire articulée à un sommet sur l'élément en forme de disque, à un deuxième sommet sur Ifglément en forme de couronne circulaire, et au troisième sommet sur la tige d'un cylindre pneumatique. 17) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la translation de ladite tige produit une rotation relative entre l'élément en forme de disque et l'élément en forme de couronne circulaire, et par suite provoque un déplacement radial des patins. 18) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la rotation entre ltélément en forme de disque et l'élément en forme de couronne circulaire est délimitée par un élément de blocage solidaire du disque et pouvant attaquer par contact une butée réglable qui part de la couronne circulaire. 19) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend à l'intérieur de la zone délimitée par les patins un pulvérisateur d'air humidifié0 20) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend deux mâchoires action- nées par un dispositif pneumatique pour tenir et bloquer la pièce à travailler pendant le mandrinage de cette pièce. 21) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les mtohoires forment des cavités semicirculaires dans lesquelles se trouvent des garnitures de type annulaire. 22) Machine de mandrinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les mâchoires sont opposées l'une à l'autre et sont mobiles suivant une direction à peu près radiale relativement à la direction de la pièce à travailler.