Brevet FR2265490A1 — publié le 19751024

La présente invention se rapporte a des machines I sou der par friction. On sait que dans les machines à souder par friction utilisées notamment pour le soudage de pièces bout à bout, l1une des pièces est généralamen soumise d in mouvement de rotation à vitesse élevée et l'autre pièce à un deplacement le long du bâti de la machine sous la poussée axiale exercée par un vérin. A la -mise en contact des deux pièces, l'énergie emmagasinée est dégagée -dans l'inter,face des deux pièces par échauffement par frottement et-par pénétration plastique d'une pièce dans l'autre5 l'absorp -tion de l'énergie arrêtant la pièce en rotation. -Les machines a souderpar friction connues font entrer en jeu-des forces considérables qui entrainent des déformations du bâti de- la machine. Il deviens alors très difficile de souder bout-à bout deux pièces et d t obtenir un ensemble ayant un axe unique confondu avec les axes des deux pièces assemblées par soudage. Ces mêmes forces arrivent rapidement à détériorer les roulements du mandrin porte-pièce de la machine La présente invention a pour objet une machine a souder par friction dans laquelle il est remédié aux défauts mentionnés ci-dessus. Une telle machine est essentiellement caractérisée par le fait qu un vérin hydraulique d'équilibrage est disposé entre deux montants du bâti de la machine, a une distance de la fibre neutre du bâti égale à celle du vérin mettant les pièces à souder en contrainte, le deux vérins étant avantageusement alimentés en fluide sous pression par une source commune, tandis qu7à l'arrière du mandrin porte-pièce en rotation est prévue une chambre de compensation reliée à la source commune de fluide pour transmettre -par l'intermédiaire d'un organe mobile urle poussée axiale de com pensation aux roulements du mandrin ro%-atif. t outres caractéristiques de l'inven-tlon ressortiront de la description ci-après faite d'un mode de réalisation d'une machine sc souder par f--7 cation, donné au titre d'exemple en référen- ce aux dessins annexés, dans lesquels -- la figure i représente une vue en élévation de la machine; - la figure 2 est une section selon II - Il de la figure i - - la figure 3 montre une vue en plan de la machine de la figure 1 s - la figure 4 montre à plus grande échelle le mandrin porte-pièce de la partie tournante ; - la figure 5 est un schéma de la distribution hydraulique. En se reportant aux figures 1 à 3, ot pour la clarté du dessin ont été omis les organes de commandes on voit que la machine à souder par friction comprend un bâti 1 à montants avant 2 et montants arrière 3etune table 4. Sur le bâti est montée d'un côté une poupée 5 dans laquelle est logé le mandrin porte-pièce rotatif 6. Une transmission 7 relie l'arbre 8 d'entrainement du mandrin à une boite de vitesses 9 accouplée à un moteur électrique 10 de lancement. La botte de vitesses à plusieurs positions de rapport d'engrenages permet de régler la vitesse du mandrin en fonction de la pression à exercer sur les pièces à souder. A l'autre bout du bâti 1 est fixé un vérin hydraulique principal 11 pour la mise en contrainte des pièces à souder. La tige principale 12 de ce vérin est solidaire d'un mandrin 13 support d'une des pièces à souder 14. Un support supplémentaire est constitué par une poupée 15 fixée à un chariot 16 qui peut se déplacer sur la table 4 et qui est guidé par deux tiges 17 logées dans des paliers 18 fixés aux faces intérieures du bâti 1. Une deuxième tige 19 du vérin il sert à déplacer le chariot 16. L'autre pièce à souder 20 est fixée dans le mandrin rotatif 6; les axes géométriques en direction longitudinale des deux pièces à souder et l'axe de la tige principale 12 du vérin il sont alignés. Le montant 2 du bâti i est fixé à des semelles -fixes 21, par exemple scellées au sol ; l'autre montant 3 est fixé à des semelles 21 quoi sont libres sur le sol et permettent un léger déplacement du bâti. Entre les deux montants 2 et 3, le bâti présente sur chacune de ses faces un découpage longitudinal 22. Des plaques transversales 23 sont insérées dans le bâti 1 entre les deux côtés des montants 2 et 3,. au droit du découpage 22 et à chaque extrémité du bâti. Un deuxième vérin 24, dit compensateur ou d'équilibrage, est inséré entre les deux montants du bâti de façon que son plan médian vertical coïncide avec le plan médian longitudinal vertical dubâtil, passant par la ligne YY' de la figure 2. C'est ce vérin 24 qui, au moment où les pièces à souder sont mises en contrainte par le vérin 11, équilibre les contraintes dues à l'action du vérin principal 11.L'axe longitudinal du vérin compensateur 24 se trouve à une distance a de la ligne neutre XXt du bâti, cette distance étant égale à celle de l'axe géométrique de la tige principale 12 du vérin 11. Le cylindre du vérin 24 est fixé par sa base 25 à une plaque transversale 23 en bordure du découpage 22 sensiblement à la verticale t du mandrin rotatif 6, tandis que la tige. 26 du vérin pénètre dans l'évidement d'une semelle 27 fixée à une plaque 23 du côté opposé de l'évidement, sensiblement au droit du premier vérin 11. Les deux vérins 11, 24 sont alimentés sous la même pression et avantageusement par la même source de fluide sous pression Cette source est constituée par deux groupes de motocompresseurs, un principal 28 et un d'appoint 29, installés sur un bac à fluide 301 et qui alimentent un circuit 31 de distribution ae fluide, représenté schéirnatiquement à la figure 5, par l'intermédiaire d'un accumulateur 32 fixé à une console 33 solidaire du bac. Grâce à l'intervention du vérin compensateur 24 et au-fait que le montant 3 du'bâti 1 est posé librement, le bâti 1 de la machine à souder ne subira au moment de la mise en contrain te des pièces à souder qutune contrainte d'extension et non de flexion, et ltaligiement des axes des pièces se trouvera donc assuré. Pour compenser également, en combinaison avec le verin compensateur 24, lseffet des forces entrant en eu dans la machine à souder sur les roulements du mandrin rotatif 6 un dispositif de compensation est adjoint à ce dernier.Ce dispositif, comme le montre la figure détaillée 4 > comprend dtabord une chambre annulaire 34 formée transversalement dans le corps de la poupée 5 enfermant le mandrin rotatif 5, cette chambre étant limitée par une douille 35 fixée dans un alésage 36 de la poupée et ménageant avecala douille 6a du mandrin un passage annulaire 37 permettant le gralssage d'un roulement arrière 38 du mandrin. Un conduit 39 dans le corps de la poupée 5 relie la chambre 34 à une entrée 40 du circuit 31 de distribution de fluide sous pression alimentant les vérins 11 et 24 (voir aussi la figure 5). La chambre 34 revoit donc un fluide de même pression que les deux vérins. Sur la douille 35 est montée, dans une partie 36a de plus grand diamètre de l'alésage 36 de la poupée 5, une bague de poussée 41 qui peut'coulisser sur la douille 35 et qui pénètre dans la chambre 34. Des anneaux toriques 42, 43 placés respectivement dans des gorges de la douille 35 et de la poupée 5, assurent l'étanchéité. La bague de poussée 41, contre laquelle s'exerce la pression du fluide de la chambre 34, s'appuie contre une bague glissante 44-montée dans un alésage 45 de la poupée 5 et centrée par des goujons 46 s'insérant dans des trous borgnes 47 dans le fond de cet alésage.La bague glissante 44 transmet la poussée à la cage extérieure 48 d'un premier roulement 49, par-exemple à galets coniques de la douille 6a du mandrin; ce roulement, à son tour, transmet cette poussée par sa cage intérieure 50 emmanchée sur la douille 6a et par l'intermédiaire dune entretoise à collerette 51,à la cage intérieure 52 d'un second roulement 53 en appui contre une collerette 6b du mandrin 6, la cage extérieure 54 étant logée dans une bague de blocage 55..Un orifice 56 de la poupée est raccorde à un dispositif de graissage, non représenté, qui envoie l'huile de graissage à travers des canaux 57 à 60, dans les roulements 38, 49et 53, l'suive circulant suivant les flèches et retournant par l'orifice SI vers le réservoir du dispositif de graissage. Un flasque 62 monté sur la collerette d'extrémité 6b du mandrin 6 et fixé à la poupée 5, assure ltétanehéite du labyrinthe 63 recevant l'huile de graissage. Un flasque 64 fixé à l'extrémité opposée de la poupée 5 y assure 11 étanchéité de façon analogue. La bague de poussée 41 a une section S 5 = S 2 où S est la section du piston du vérin principal de poussée 11. Pour une pression P dans ce vérin, développant une force F = PSs la bague de poussée 41 développera donc une -force E1 = P.s = PS = F 2 2 qui est transmise par la bague 41 au premier roulement 49 par l'intermédiaire de la bague glissante 44 et ensuite au deuxième roulement 53. L'ensemble sera donc soumis à une force F2 = F - F1 = F2 REVENDICATIONS 1. Machine à souder par friction, comprenant un bâti à au moins deux montants, un mandrin porte-pièce à souder rotatif dans une poupée du bâti et un vérin hydraulique alimenté en fluide sous pression d'une source et pouvant exercer une poussée axiale contre une deuxième pièce à souder bout à bout avec la première, caractérisée par le fait qu'un vérin hydraulique d'équilibrage (24) est disposé entre deux montants (22) du bâti (1), à une distance verticale a de la fibre neutre du bâti égale à celle du vérin (11) mettant les pièces à souder en contrainte, les deux vérins (11, 24) étant avantageusement alimentés en fluide sous pression par une source communie, tandis qu'à l'arrière du mandrin portepièce rotatif (6) est prévue une chambre de compensation (34) reliée àIla source commune (32) de fluide sous pression pour transmettre par l'intermédiaire d'un organe mobile une poussée axiale de compensation aux roulements (49, 53) du mandrin rotatif (6). 2. Machine à souder selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le cylindre du vérin compensateur (24) est solidaire d'un montant fixe(2) dubâti(1), tandis que la tige (26) du vérin exerce sa pression contre un montant (3) librement posé sur le sol. 3. Machine à souder selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la chambre de compensation (34) des roulements du mandrin rotatif (6) dans la poupée (5) du mandrin est reliée par un conduit (39) à la source de fluide sous pression commune des vérins (11, 24). 4. Machine à souder selon la revendication 3, caractérisée par le fait que l'organe mobile de transmission de poussée est une bague de poussée (41) pénétrant dans la chambre de compensation (34) et coulissant dans un alésage (36a) de la poupée (5) et sur une douille (35) limitant radialement la chambre. 5. Machine à souder selon la revendication 3, caractérisée.par le fait qu'une bague glissante (44) est interposée entre la bague de poussée (41) et un premier roulement (49) de la douille (6a) du mandrin rotatif (6) pour transmettre au roulement la poussée due à la pression dans la chambre (34). 6. Machine à souder selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'une entretoise auxiliaire (51) est montée sur la douille (6a) du mandrin rotatif (6) entre ledit premier roulement (49) et un second roulement (53) de ladite douille (6a), pour transmettre à ce dernier roulement la poussée créée par le fluide sous pression.