Brevet FR2246327A1 — publié le 19750502

L'invention concerne un banc pour réaliser en continu et à grande vitesse, des armatures pour béton armé constituées de filants parallèles réunis entre eux par des barrettes soudées. De façon générale, les constructions, en p-.iticu- lier, celles réalisées en béton, qu'il s'vagisse des immeubles, autoroutes, ponts etc... font de plus en plus appel à l'utilisation d'armatures noyées qui non seulement augmentent la résistance mécanique de l'ouvrage, mais permet en outre, de réduire sensiblement le-volume de béton utilisé, ce qui se traduit par une économie de matière, et un allégement de la construction. Ces armatures ont des formes les plus diverses, selon l'usage qui leur est réservé. C'est ainsi que les armatures devant être noyées dans des dalles ou planchers de faible épaisseur seront sensiblemènt de forme plate, tandis que les ouvrages plus épais (piliers, poteaux, poutres, etc...) nécessitent des armatures en volume. Il existe actuellement sur le marché plusieurs types de machines dont la vocation première est de réaliser en continu des armatures plates ou en volumes. L'une de ces machines connue comporte des dévidoirs à bobines qui alimentent en filant (deux, trois et plus) un poste de distribution des éléments transversaux ou barrettes. Les filants sont le plus souvent redressés par des galets, avant leur passage dans le distributeur de barrettes, puis les filants et barrettes sont réunis entre eux, sous la forme d'un treillis, par soudure par points. Le treillis plat ainsi réalisé est ensuite coupé à longueur (4 mètres environ) puis conduit dans un poste de conformation où il est cintré par déformation verticale d'un jeu de poinçon et matrice.Ce genre de machine présente l'inc-onvénient essentiel d'être limitée à des armatures de longueurs déterminées. Il n'est en effet pas possible de cambrer indifféremment des armatures de longueur variable sans être contraint de procéder à l'interchangeabilité des organes de cambrage. En outre, ces machines sont d'un rendement peu satisfaisant compte tenu des temps morts se situant entre la fabrication du treillis et la conformation. On connatt également des machines réalisant des armatures en continu sans faire appel à des organes de cambrage. Dans ce type de machine, au lieu de partir d'un treillis plat que l'on coupe et cintre, on part de filants (deux pour les armatures plates, trois et plus pour les armatures en volume), que l'on entoure, pendant leur défilement, d'un élément transversal continu prenant une forme spiralée, les filants de l'élément transversal étant reliés par soudure aux endroits de jonction. Ensuite l'armature ainsi réalisée est coupée à longueur. Ce genre de machine présente son tour l'inconvenient de ne pouvoir fabriquer que des armatures de type fermé. Or ces armatures bien que résistantes, sont5par rapport aux armatures à section ouverte, plus lourdes, du fait de l'augmentation de matière, celle-ci se répercutant également sur le prix de revient.En outre, ces armatures ne sont pas emboitables, ce qui grève le prix de leur transport. L'invention concerne une machine ou banc de fabrication qui résout l'ensemble de ces inconvénients car si il comporte, de façon connue, des moyens d'alimentation en filant, des organes redresseurs et des têtes de soudage fixant les barrettes sur les filants, il présente l'originalité de permettre l'obtention d'armatures de longueur variable, à section ouverte, c'est-bdire d'armatures plus légères, gerbables, d'un prix de revient sensiblement moins élevé. Ces armatures sont fabriquées à grande vitesse de fabrieation car les temps morts du cycle de fonctionnement sont réduits au minimum. Le banc de fabrication selon l'invention est destiné à réaliser des armatures constituées de trois filants ou plus réunis entre eux par des barrettes soudées et ayant la forme de figures géo- métriques à section ouverte dont l'angle d'ouverture est variable. Ce banc est caractérisé en ce que le poste de conformation est constitué d'organes assurant, en continu, le cambrage progressif de l'ar mature pendant son défilement jusqu'à son profil final, ce poste de conformation étant suivi d'un poste de cisaillage coupant les armatures à longueur. Suivant un mode de réalisation les organes à cambrage progressif comprennent des postes successifs, de précambrage et de cambrage définitif dont le profil correspond à celui du cintrage final de l'armature. Suivant une caractéristique de l'invention chaque poste de cambrage est constitué de deux semelles articulées assurant le relevage progressif de l'armature, celle-ci étant maintenue contre les semelles dans le cas du précambrage par un ensemble matrice et talon et dans le cas du cambrage définitif par une forme. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description et des dessins qui vont suivre et qui concernent comme spicifié précédemment, un simple exemple de réalisation. Dans ces dessins - la figure 1 est une vue en perspective de l'en-, semble du banc,depuis le dévidage du fil constituant les filants jusqu'à ltévacuation des armatures terminées coupées à la longueur. - la figure 2 est une vue en plan des organes constituant le poste de redressage des filants. - la figure 3 est une vue en plan du poste d'alimentation en barrettes de liaison. - les figures 4 et 5 sont des vues en plan des organes de cintrage des postes de précambrage et de cambrage. - les figures 6 et 7 sont des vues respectivement en plan et en perspective d'un type d'armature réalisé à l'aide du banc de fabrication selon l'invention. Le banc de fabrication illustré en figure 1, est constitué de sept sous-ensembles ou postes de travail alignes dans lesquels défilent en continu, les filants constituant l'armature. Dans le cas considéré, les armatures se composent de trois filants (éléments longitudinaux) réunis par des barrettes (éléments trans versaux) assemblés et firmes par soudure électrique par résistance (soudure par points). Les armatures se présentent sous la forme de section trapézoidale (U ouvert ) figures 6 et 7. Il est évident qu'il s'agit là d'un exemple simple facilitant la description, mais qu'il est possible de faire varier l'angle d'ouverture de I1 armature ainsi que sa largeur ou sa hauteur et le nombre de filants. Afin de favoriser la lecture de la présente description, les sous-ensembles ou postes de travail dubanc de fabrication ont été sectionnés sur la figure 1 et illustrés dans le détail, sur les figures de 2 à 5. La description qui va suivre va donc se référer successivement à chacun des postes de travail dans le sens d'avance du fiv c'est-à-dire depuis l'alimentation en filants, jusqu'à la sortie des armatures coupées à longueur. De façon générale, le banc comporte un premier poste dit d'alimentation, à partir duquel sont déroulés les fils d'acier constituant les filants de l'armature. Ce poste est suivi d'un poste de redressage (II) dans lequel les filants déroulés du poste I sont redressés, après quoi ils sont acheminés dans les postes (III et IV) correspondant à l'alimentation en barrettes et à la soudure ponctuelle de ces barrettes ul- ces fi aat 'smalJ~ re plate ainsi constituée des barrettes et des filants soudés, est alors acheminée dans un poste d'avance de relais et de pilotage (V) après quoi elle est conduite dans un poste de conformation ou de cambrage (VI) pour titre coupée à longueur dans un poste de cisaillage (VII). POSTE I : Aliatntation en filants L'alimentation du banc de fabrication i partir de filants sieffectue à l'aide de trois bobines 1 dtune tonne chacune, montées sur des dévidoirs à base tournante 2. Ces bobines ont une forme géométrique constante et un enroulement régulier afin d'éviter la formation de boucles pendant le déroulage.Elles sont décalées de manière que les filants soient parallèles et défilent dans un meme plan horizontal. les capteurs de présence du fil (micro-contact électrique ou micro-distributeur pneumatique) sont placés sur chaque dévidoir, de sorte qu'en fin de bobine, le capteur correspondant commande l'arrsst de la machine afin de permettre l'approvisionnement d'une nouvelle bobine et la soudure en bout de chaque extrémité des fils. POSTE II : redressage des filants Ce sous-ensemble de redressage (figure 2) se compose d'éléments redresseurs 4, un pour chaque filant (figure 1), chaque élément comportant deux séries de galets réglables dont les uns sont montés rotatifs sur des axes horizontaux tandis que les autres sont rctatifs sur des axes verticaux. Cette disposition orthogonale des galets permet ainsi de redresser le fil aussi bien dans le plan vertical que dans le plan horizontal. Il est évident que chaque élément redresseur est identique pour chaque filant et que la description qui va hêtre donnée pour l'un de ces éléments redresseurs, est valable pour les autres. Le fil non redressé pénètre dans le poste II après être passé dans un jeu de galets 4 qui assure le guidage pour lten gagement du fil 5. Les galets montés sur axes horizontaux sont répartis sur deux plaques 8 et 9, articulées entre elles sur un pivot 10. La plaque supérieure 8 imprime la pression d'un vérin 11, d'tne force de 550 da/N, sous une pression de quatre bars, cette pression nécessaire au redressage étant d'ailleurs augmentée par l'action d'un rouleau presseur 12 situé à l'entrée de l'élément redresseur. Les galets inférieurs 7 sont entratnés en rotation par un moto- réducteur 13 (figure 1) la transmission étant assurée par une chaine i ;} pignons 15 (firuge 2). L'avance devant etre intermittente pour permettre ltexécution du soudage et du cambrage à une cadence de 80 cycles/minute, il était impossible d'employer un système å embrayage frein sur le moto-réducteur, et de ce fait, la solution de débrayage par vérin a eté retenue. Llouverture de la partie supérieure 8 commandée par le vérin 17 annule la pression des galets et les filants 5 sont maintenus à ce moment par le deuxième système d'avanee (Poste V). Lorsque les filants sont redressés verticalement, ceux-ci pénètrent alors dans le jeu des galets 16 à axes verticaux 17 où ils sont alors redressés horizontalement, les filants 5 sortant de ce jeu de galets pénétrant dans leposte III d'alimentation en barrettes. POSTE III s Alimentation en barrettes Les barrettes sont les éléments qui soudés transverqalement aux filants servent à les réunis entre eux sous la forme d'une armature plate. Ces barrettes 18 (figure 3) déroulées et coupées à longueur, sont stockées dans un magasin a'approvisionne- ment 19 d'où elles sont prélevées individuellement à l'aide d'un organe de transfert qui les fait passer du magasin d'approvisionnement dans un couloir de distribution 21 où les barrettes sont superposées dans un plan parallèle. Cet organe de transfert 20 est cons titubé d'un aimant permanent 22 mû d'un mouvement alternatif et monté oscillant sur un axe 23 de sorte que cet aimant amène ainsi chaque barrette dans le couloir de distribution 21.Il est évident que l'alimentation en barrettes pourrait tout aussi bien s'effec- tuer k partir d'un système de déroulage et de cisaillage situé sur la partie latérale du banc au poste de soudage. La base du couloir de distribution débouche sur un barillet 24 permettant une alimentation cycle par cycle étant donné que ce balillet est commandé par une roue à rochet, non représentée, et un vérin pneumatique qui permettent une cadence programmée et une rotation pas à pas du barillet. Ce barillet comporte une série d'encoches sur sa périphérie, celles-ci étant espacées angulairement d'une valeur correspondant à l'avance du pas. Ce barillet -24 amène des barrettes 18 en position sur les filants 5 où celles-ci sont maintenues en place au moyen de deux griffes 25, de manière que labarrette soit maintenue immobilisée sous les têtes de soudage 26. Bien entendu, le couloir de distribution 21 est muni d'un micro-contact 27 commandant par impulsions un compteur qui provoque I'arrêt du mouvement alternatif de l'aimant 22 lorsque le couloir de distribution est plein. POSTE IV : Soudage Ce poste est destiné à réunir les filants et les barrettes au moyen de soudure électrique par résistance (soudure par points). Pendant cette opération de soudage, les barrettes vont devoir titre immobiliséés sur les filants et le défilement de ceux-ci devra être interrompu pendant la soudure. Ce sous-ensemile ch%ssis-soudure, se eompose de têtes de soudage, une par filant, commandées pneumatiquement. Les têtes de soudage sont des vérins pneumatiques 28 (figure 1) à double effet, munis d'électrodes 29. Lt électrode inférieure est constituée par une barre de cuivre 30 (figure 1 et 3) avec plaque d'usure (principe de la presse C soudure). Ce sous-ensemble est équipé de transformateurs de soudage et la commande du cycle de soudage (accostage-soudage-forgeage) est programmé au moyen d'armoires de commande connues. Les têtes de soudage 29 sont montées sur glissière pour permettre le réglage latéral pour différents modèles, tandis qu'en amont des totems de soudage sont placés des guide-fils en acier trempé qui ont pour fonction de maintenir un écart constant entre les filants en 5. comme illustré en figure 3, les barrettes 18 sont positionnées par les griffes 25 sur les filants 5 entre les deux électrodes 29 et 30. Ainsi le déplacement des vérins 28 amène l'électrode supérieure 29 en contact de la barrette 18 et la soude ponctuellement sur le filant 5 alors immobilisé. La commande du cycle de soudage ne s'effectue toutefois que lorsqu'une barrette est positionnée entre les deux électrodes. POSTE V r Avance-relais-nilotege Ce sous-ensemble est destiné à assurer l'avance des éléments, la tension rectiligne des filants, la tenue de l'ensemble soudé, et l'émission des impulsions pour la programmation de l'ensemble de la fabrication. Les filants et barrettes réunis par soudure pénétrent dans ce poste V qui fonctionne simultanément avec le poste I d'alimentation en filant. Ce poste I ayant un entratnement par motoréducteur et le poste V ayant un entrainement pneumatique d'une force de 900 da/N sous 4 bars, on obtient de la sorte un étirage des filants qui permet une bonne tenue rectiligne pendant le transfert.Le dispo- sitif d'avance est (figure 1) composé de galets 311 un par filant dont la périphérie est crantée, ces galets étant montés excentrés sur un axe commun 32 de sorte que l'excentricité des galets assure un autoserrage pendant le mouvement dtavance. C?t axe 17 est relié à deux vérins pneumatiques 33 d'une force de 500 da/N pour une pression de 4 bars de sorte que cet axe est soumis à un mouvement de descente qui assure 1m blocage des filants.Ce dispositif de blocage consti- tué par les galets, leurs axes excentrés et les deux vérins, est monté sur un chariot mobile 34 réalisé en ré^ano-soudureF ce chariot étant mobile en translation horizontale sur deux glissières 35 en acier traité d'une dureté superficielle de. 60 RC, par l'intermédiaire de quatre roulements axiaux' 36. Le mouvement alternatif du chariot est effectué au moyen d'un vérin pneumatique de 900 da/N sous 4 bars, la course étant réglable pour des pas différents au moyen de butée. Des capteurs de fin de course (micro-contact électrique, ou microdistributeur pneumatique) émettent des impulsions à des compteurs d'impulsions électromécaniques cornus. La programmation de l'alimentation des barrettes du poste III et du cisaillage (Poste VII) s'ef- fectue au moyen de ces mimes compteurs. OSTE VI : Conformation des armatures Ce poste est destiné à assurer le cambrage des barrettes selon u profilé déterminé de manière que l'armature passe d'unétat plan è un état où sa section est, dans exemple considéré, trapézoidale. Ce poste de conformation ou de cambrage est réalisé en plusieurs parties à distance réglagle selon les modèles, les premières parties correspondant à un pré-cambrage, tandis que la dernière correspondant au cambrage définitif de l'armature. On obtient de la sorte un cambrage progressif et en continu de l'armature.Chaque partie de pré-eambrage ou de cambrage est constituée (figure 4 et =) de deux semelles 37 articulées par des axes 38 sur une matrice 39. Le mouvement d'ouverture ou de fermeture de ces semelles est assuré par deux vérins 40 dont l'une des extrémités 41 est reliée par un axe 42 à un point 43 tandis que 11 extrémité opposée 44 est reliée.par un axe 45 à l'oreille 46 dont est pourvue chacune des semelles. Ces deux vérins pneumatiques ont une force de 300da/N sous 4 bars. Comme cela est visible en figure 5, le filant central 5 est maintenu prisonnier, au niveau des postes de pré-cambrage, entre une matrice 39 et un talon 47, cette matrice étant pourvue d'une encoche de positionnement 48 (figure 5)Le mouvement de rotation des semelles 37 enroule les barrettes 18 sur les talons dont sont potr- vus les postes de pre-cambrage, le talon du dernier poste de cambrage définitif (figure 4) éta-lt lf p ac a ll r rl correspond à la forme définitive de l'armature, ce profil tenant compte par ailleurs des réactions du métal au cambrage.Afin de bien maintenir la barrette dans le mouvement de cambrage, chaque semelle 37 est équipée d'une crémaillère 49, celle-ei étant adaptée de façon à pouvoir titre utilisée pour quatorze modèles différents et titre changée rapidement pour d'autres modèles. Les crémaillères sont montées sur des billes (non représentées) pour limiter les frottements, leur rappel étant assuré par un ressort 50 et un règlage. Cette mobilité est nécessaire pour permettre le déplacement des filants eréé par l'enroulage des barrettes sur les iormes de cambrage. Le cycle de cambrage s'effectue simultanément avec le cycle de soudage pendant ltarret de POSTE VII Ou Cisaillage Les armatures étant réalisées en continu, il était nécessaire de prévoir en fin de cycle, un dispositif de sectionnement permettant de couper à longueur les armatures, et cette opération est réalisée par ce poste de cisaillage. Cet ensemble est composé de jeux de lames de cisaillage 51, un par filant, commandé chacun par un vérin pneumatique 52 dtùne force de 700 da/N sous 4 bars. Les ensembles latéraux, correspondant aux filants placés sur un mtme plan, étant montés sur des chariots mécano-soudés 53 pour permettre un réglages ces chariots étant guidés sur deux colonnes 54, le réglage s'effeetuant au moyen d'une vis 55.Chaque jeu de lames correspond à l'un des filants à couper, et leur position ou leur orientation est donc déterminée par celle des filants sortant du dispositif de conformation. La commande cisaillage est réalisée au moyen d'un compteur à impulsions électromagnétiques qui reçoit ses impulsions du poste d'avance V-, la coupe est donc un multiple de pas. Ainsi, les filants dévidés depuis le poste d'alimentation I sont passés successivement dans un poste de redressage, puis dans un poste d'alimentation en barrettes où ils ont été réunis par soudure par ces barrettes transversales, après quoi l'armature ainsi réalisée et entraSnée depuis le poste V est passée dans les organes de conformation, pour être progressivement amenée à la forme voulue, afin d'être coupée à longueur et évacuée, prote à l'emploi. On notera à eet égard, qu'entre l'alimentation (leste I) et le redressage (poste Il) est intercalé un poste de soudure en bout qui @@@@@ ainsi de raccorder la fin d'une bobine à la suivante. 0n re- marquera en outre que trois postes entrent en action lorsque le dé- filement des filants est interrompu, c'est le cas du soudage, du cambrage et du cisaillage. D'ailleurs, le cycle de soudure n'est déclenché que lorsqu'une barrette est présente et positionnée sur les filants et que ceux-ci sont immobilise's. Le type d'armature obtenu selon l'exemple considéré est illustré en figure 7 où l'on constate effectivement que cette armature a une section ouverte sensiblement trapézoïdale les filants 5 étant réunis par les barrettes 18 à l'aide des soudures électriques par résistance 56. Ces armatures à section ouverte peuvent ainsi être emboitées, ce qui favorise leur transport. En outre, ces armatures sont plus légères que celles fermées par un élément spirale', et la réduction de matière employée se répercute sur le prix de revient final; Les barrettes sont placées à l'intérieur des filants, puisqu'elles sont disposées au-dessus des filants, lorsque ceux-ci défilent dans le poste d'alimentation auxiliaire. Il est évident que la section des barrettes ou des filants peut Qtre quelconque et dans l'exemple considéré les filants ont un diamètre de 6 à 10 mm. tandis que les barrettes ont un diamètre de 3 à 8 mm. On peut également faire varier l'angle d'ouverture de l'armature simplement en agissant sur les capteurs de fin de course commandant les vérins 40 (figure 4 et 5). PERPORtUMN DU BANC Le banc est conçu pour une cadence de 480m/heure par exemple 80 éléments de six mètres. Un deuxième sous-ensemble chassis-soudure est prévu pour doubler éventuellement cette performance. Celui-ci serait placé entre le premier sous-ensemble châssis-soudure (Poste IV) et avance (Poste V). La forme géométrioue des armatures peut varier puisque l'angle, comme indiqué précédem- ment peut être plus ou moins ouvert, de m & e que leur cotés en hauteur qui peut aller de 50 à -OOmm. Enfin, il est également possible de faire varier le pas ou l'écartement des barrettes, et celuici peut s'inscrire dans une plage de 50 à 600 mm. Enfin, les armatures peuvent avoir des longueurs différentes 3, 6 ou 12 mètres, voire même des longueurs intermédiaires (multiples du pas). REVENDI CÂTIONS 10)-Banc pour la fabrication en continu at c rmatures pour béton armé, constituées de filants relies entre eux par des barrettes soudées, ee banc comportant successivement des dévidoirs pour l'alimentation en continu de filants, un ensemble de redressage à galets, un poste automatique d'alimentation en barrettes transversales, un poste de soudage et un poste de conformation des armatures, banc caractérisé en ce que ce poste de conformation est cons titubé d'organes assurant, en continu le cambrage progressif de l'sr- mature pendant son défilement jusqu"a,l'obtention de son profil final, ce poste de conformation étant suivi d'un poste de cisaillage coupant les armatures à longueur. 20) Banc selon la revendication 1 caractérisé en ee que les organes à cambrage progressif comprennent plusieurs postes successifs de précambrage et un poste de cambrage définitif dont le profil correspond à celui du cintrage de l'armature. 30) Banc selon l'une quelconque des revendication 1 et 2 caractérisé en ce que chaque poste de cambrage est oonstitué de deux semelles articulées assurant le relevage progressif de l'armature celle-ci étant maintenue contre les semelles, dans les postes de pré-cambrage, par un ensemble matrice et talon, et dans le poste de cambrage définitif, par une forme et un serre flanc. 40) Banc selon la revendication 3-caractérisé en ce que la face intérieure de chaque semelle, des postes de précambrage ou fle cambrage est pourvue d'une crémaillère amovible sur billes avec rappel par ressort. 50) Banc selon la revendication 1 caractérisé en ce que le cycle de cambrage s'effectue simultanément avec le cycle de soudage pendant l'interruption de 11 avance des filants. 60) Banc selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de redressage comprendDour chaque fil dérouléS un élément redresseur comportant successivement un jeu de galets à axes horizontaux et un jeu de galets à axes verticaux, les galets axes horizontaux étant montés sur deux plaques articulées entre lesquelles passe le fil à redresser, la plaque supérieure, soumise à la pression d'un vérin, comportant mi rouleau presseur, tandis que les galets de la plaque inférieure sont entrrlnés en rotation par un moto-réducteur. 70) Banc selon la revendication 1 caractérisé en ce que le poste d'alimentation en barrettes comprend un magasin d1approvisionnement où sont stockées les barrettes coupées à longueur, un aimant permanent mA d'un mouvement alternatif prélevant les barrettes dans le magasin et les déposant dans un couloir de distribution dont la base débouche sur un barillet entiafné en rotation, pas à pas qui amène les barrettes en position sur les filants où elles sont maintenues au moyen de griffes. 80)Banc selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poste de soudage comprend des tettes de soudage résidant dans des vérins à double effet pourvus d'électrodes, coopérant avec une electrode inférieure constituée d'une barre de cuivre sur laquelle est fixée une plaque d'usure, également en cuivre, les têtes de soudage ou électrodes supérieures étant montées sur glissières pour permettre leur réglage latéral, tandis que des guides-fils, placés en amont des tettes de soudage, maintiennent un écart constant entre les filants. 90) Banc selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le poste de soudage est équipé de transformateurs de soudage, {a commande du cycle de soudage (accostagesoudage-forgeage) étant programmé à partir d'une armoire de commande électronique 100) Banc selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un poste d'avance et de pilotage constitué d'une part - d'un système de blocage résidant dans des galets crantés réglables latéralement et montés excentrés sur un axe commun soumis à un déplacement vertical par le jeu de vérins, et d'autre part :: - d'un chariot, mobile en translation, sur deux glissières horizontales, ce chariot supportant le système dont la course est réglable au moyen de butées, des capteurs fin de course émettant des impulsions à des compteurs dtimpulsions électromécaniques, et la programmation de 11 alimentation en barrettes ou l'opé- ration de cisaillage s'effectuant au au moyen de ces compteurs. 1t ) Banc selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poste de cisaillage est composé de plusieurs jeux de lames de coupe commandés par vérin, ces ensembles latéraux sont fixés sur des chariots réglables, montés sur glissières. 120) Banc selon la revendication 11, caractérisé en ce que la commande de cisaillage est déclanchée par un compteur d impulsions électromagnétiques qui reçoit les impulsions du poEte d'avance et de pilotage.