Brevet FR2282322A1 — publié le 19760319

Lorsque des tales scier doivent 8tre assemblées par soudages leurs bords devant astre soudés sont généralement coupés en biseau cu chanfreinés de manière qu;2ils présentent de petites faces pcrpend.iculaftes. hvant le soudage, ils sont rap pro chié l'un de autre de manière que les faces délimitent 'au moins une rainure en V dans laquelle du métal en fusion est déposé pour se souder aux bords chanfreinés. Les faces plates, situées au fond du dépôt de métal et par lesquelles les bords des tales portent l'un contre autre, constituent une source dtaffaiblissement possible, car elles ne sont pas liées par fusion. Pour éliminer ce défaut, il est clas situe de rainurer la face non soudée (ou dos) de la pièce jusqusà ce que le métal sain de la soudure soit atteint. Du métal en fu sion est ensuite déposé dans la rainure ainsi réalisée et se soude au premier métal dtapport et aux surfaces nouvellement réalisées dans le métal des plaques. ie rainurage des surfaces de contact des ttles s2eY- fectue généralement à l'are électrique ou au chalumeau. Ce procé dé laisse une surface mal finie qui doit normalement entre dressée à la main pour que ses imperfections disparaissent. Le rainurage et le dressage à la main constituent des opérations lentes et coûteuses. L'invention concerne une machine d'enlèvement de métal destinée à réaliser une rainure de section transversale choisie dans une pièce. La machine selon 11 invention comporte une meule commandée par un moteur, pivotant sur un arbre et pouvant flotter sur son axe de rotation. Un élément tend à déplacer la meule vers la soudure de manière qu'elle réalise une rainure de section transversale approximativement uniforme lorsque la machine es déplacée le long de cette soudure. 11 invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés a titre d'exemple nullenent limitatif et sur lesquels : les figures 1 à 6 sont des coupes transversales, avec arrachement partiel, de la soudure longitudinale de deux éléments disposés bout à bout et dont la face arrière peut autre rainurée par la machine d'enlèvement de métal selon rainurée par la machine d'enlèvement de métal selon l'invention il invention la figure 7 est une élévation de la machine selon l'invention montée sur une potence ; et la figure 8 est une élévation d'un détail de la machine d'enlèvement de métal selon l'invention. La machine selon l'invention convient notamment à consolider les soudures entrant dans la fabrication d'éléments creux et tubulaires en tSle d'acier. Ces éléments sont destinés à autre assemblés pour constituer les pieds de plates-formes d'exploitation des puits de pétrole. L'épaisseur des tales dsacier utilisées est normalement comprise entre environ 16 et 70 mm. la première opération entrant dans la réalisation d'un élément tubulaire est la préparation des bords devant ttre soudés l'un à autre. Une machine de découpage à trois chalumeaux (non représentée) ou autre: donne aux faces parallèles des bords de la plaque 2 de métal la forme représentée. le premier chalumeau de la machine découpe un premier chanfrein 4, le deuxième cha-luneau réalise une face 6 perpendiculaire aux faces principales 8 de la plaque 2 et le troisième chalumeau réalise un second chanfrein 10. les angles inscrits par ces chanfreins 4 et 10 avec les faces principales 8 de la plaque 2 peuvent être égaux ou différents. Dans la forme de réalisation représentées ils sont différents l'un de l'autre. Lors d2une opération consécutive, la plaque 2 est cintrée sur un cercle entier de manière que ses faces perpendiculaires 6 portent lrune contre lXautree Comme-représenté sur les figures 2 et 3, les chanfreins 4 et 10 délimitent des rainures 12 et 14 de section en V dans les surfaces courbes extérieure et intérieure de l'élément tubulaire résultant 16. Lorsque ltopération de cintrage est achevée, un appareil convenable de soudage dépose en plusieurs passes du métal en fusion dans la rainure intérieure 14. Cette opération est réalisée alors que la rainure occupe la position la plus basse dans l'élément tubulaire. Appareil de soudage est placé à l'intérieur de 3.5élément 16, au-dessus de cette rainure. Bien que l'apport de métal s'effectue en autant de passes qu'il est nécessaire, il est mentionné dans la description suivante par le terme "dépôt unique 18 de soudure". Avant l'opération de meulage du côté opposé à celui de la soudure, l'élément 16 est tourné sur environ 180 , @c'est-à-dire jusqu'à ce que la rainure 12 soit située à son sonmet. Puis, la machine d'enlèvement de métal selon l'invention est mise on oeuvre pour éliminer par meulage les faces 6 en contact et les zones voisines du métal de la plaque et du dépôt 1 8 de soudure. h cet off et, une meule 20 en forme de roue et présentant le profil représenté sur la figure 4 est appliquée vers le bas, dans le sens indiqué par la flèche verticale sur la figure 4, et déplacée simultanément, parallèlement aux faces 6 et au dépôt 18 du métal d'apport. La profondeur réĕ e de moulage de la pièce dépend du débit d'enlèvement de métal var la meule Il est très peu probable qu'une passe suffise à éliminer une quantité suffisante de métal. Aussi, la meule exécute le nombre nécessaire de passes pour réali ser une rainure 22 dans la pièce, comme représenté sur la figure 5. A ce moment, la meule a onlevé suffisammont de métal des plaques et de métal d t apport pour réaliser une rainure large dans laquelle du métal en fusion peut être déposé pour constituer une soudure saine. Après l'opération de meulage, du métal d'apport est déposé suivant un procédé convenable, au cours d'un nombre de passes suffisant pour qu'il constitue un second dépôt 24. La préparation précédents de la rainure 22 et la présence des chanfreins voisins 4 permettent à ce second dépôt de ce souder étroitement aux faces voisines du métal de la plaque et au promior dépôt 18. Les figures 7 et 8 représentent la machine d'enlèvement de métal selon l'invention. La figure 7 représente la machine selon l'invention fixée à une extrémité d'une potence mobile et horizontale 26 repocant sur un chariot 72 mobile verticalement le long del'aze d'une calon@@ 74 @épasannt d'uneplate-forme 76 Un moteur élec- trique 78 est fixé à l'ertrémité supérionre de cette colonne et fait tourner deux pignons qui engrènent avec deux channes parallèles 80. Une extrémité de chaque channe est reliée au chariot 72 et l'autre extrémité est disposée-à l'intérieur de la colonne 74 où elle est reliée à un contrepoids. Chaque chaîne contourne son pignon. Ce dispositif permet de régler la hauteur de la po tence au-dessus au sol avec précision et sur une grande plage. Une crémaillère 82 est fixée à une face latérale de la potence 26 et engrène avec un pignon commandé par un moteur électrique solidaire du chariot 72. Ce mot sur est commandé par un opérateur situé avantageusement à proximité de la machine et mobile avec cette dernière. Cet opérateur se tient, par exemple, sur une plate-forme (non représentée) fixée à 12 extrémité voisine de la flèche 26 et sur un côté de la meule 20 afin de ne pas être atteint par les grains et autres débris résultant du meulage. La figure 8 représente plus en détail la machine selon l'invention L'élément tubulaire 16 devant etre traité par la machine repose sur des rouleaux classiques 88 commandés par un moteur. les bords face à face de cet élément 16 peuvent être placés dans la position inférieure d'équilibre pendant qu'ils sont soudés par l'intérieur, puis ils peuvent être tournés de 1800 pour que la soudure soit placée dans la position supérieure d'équilibre et qu'elle puisse être meulée par l'extérieur. Des plaques 90 d'entrée et de sortie, alignées sur la soudure, sont soudées sur les faces extrêmes de 12 élément 16 de manière que leur surface extérieure affleure la surface extérieure de cet élément. La meule peut ainsi être réglée a' la profondeur convenable avant d'attaquer Itélément 16 et un galet 44, portant sur les plaques 90 d'entrée et de sortie au eommence- ment- et à la fin de chaque passe de meulage, la maintient à cette profondeur sur toute la longueur de la soudure. Un bras 28 dépasse de la potence 26. Un raccord 30 à axe vertical le relie à un bras courbe 32 supportant un arbre 34 à son extrémité inférieure. Le raccord 30 est du type permet tant au bras 32 es aux èlénejïbs qu'il supporte de pivoter sur l'axe vertical.Un verrou (non représenté) permet de bloquer le bras 32 dans ltune ou l'autre de deux positions limites orientées perpendiculairement l'une par rapport à l'alltre. En posItion normale (comme représenté), l'axe de l'arbre 32 est perpendiculaire à la direction d'avance de la potence 26. Cette position est utilisée lorsque la machine enlève le métal de la face arrière des soudures longitudinales. Cependant, lorsque le bras 32 occupe son autre position limite, I: arbre 34 est orienté parallèlement à la direction théorique normale de déplacement de la potence 26, bien quten fait, cette dernière ne soit pas entratnée avec ltarbre, la meule 20, etc. dans cette position.La machine selon l'invention peut alors enlever le métal de la face extérieure des soudures périphériques de pièces tubulaires. Dans ce cas, la potence occupe une position fixe telle que la meule 20 soit alignée sur la rainn'2 2 en V de la face de la pièce opposée à celle comportant le premier dépit 18 de métal dtapport. Les rouleaux 88 font ensuite tourner la pièce tubulaire à mie vitesse telle que la meule parcourt sa surface extérieure approximative- ment à la même vitesse dtavance que celle utilisée pour le meulage-des soudures longitudinales. Un support coulissant 38 est motté sur un bras 36 qui pivote sur l'arbre 34. le support 38 comporte un élément mobile parallèlement à l'axe de l'arbre 34 et relié à un sousensemble 40 comportant, à une première extrémité, un élément de montage de la meule 20 et, à son autre extrémité, un moteur électrique 42 qui fait tourner la meule 20 à l'aide d'au moins deux courroies 21 en V. Les figures montrent que la verticale portant le centre de gravité du sous-ensemble 40 passe à gauche (sur les figures) de 12 arbre 34, de sorte que le bras 36 tend à pivoter par gravité dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.Si aucune force ne lui est opposée, le poids du sousensemble 40 tend à faire porter la meule 25 sur la pièce tubi:laJL- re 16. Le galet 44, placé à proximité du point le plus kas de la meule 20 et destiné à parcourir la surface extérieure de la pièce 16, détermine la profondeur de rainurage de la pièce. Ce galet 44 est fixé à une extrémité d'un levier 46 pivotant sur l'arbre 34. L'extrémité de ce levier opposée, par rapport à l'arbre 34, à celle comportant le galet 44, est prolongée par un bras 48 orienté latéralement, comme décrit plus en détail ciaprès. Un second bras latéral 50 dépasse du bras 36. r, extrémité extérieure du bras 48 comporte une bague pivotante 52 dans laquelle tourne un tronçon lisse dSune tige 54 à une extrémité de laquelle un volant 56 est fixé. Ltautre extrémité de cette tige 54 est filetée et vissée dans un écrou 58 (représenté schématiquement) lui-meme logé dans l'extré- mité extérieure du bras 50. La rotation du volant 56 permet donc de faire varier la distance comprise entre la bague 52 et l'écrou 58 et, par conséquent, l'espacement entre les extrémités inférieures de la meule 20 et du galet 44. La position absolue de ce dernier dépendant de son entrée en contact avec la pièce 16, la rotation du volant 56 permet également de modifier la profondeur de la rainure réalisée par la meule 20 dans la pièce 16. Une vis 60 solidaire d'un volant 62 passe dans le bras 48 et pe,ut store verrouillée dans toute position souhaitée par un écrou 64. L'extrémité libre de cette vis 60 dépasse du bras 48 et porte sur une butée 66 dépassant de la face voisine du bras 32. La vls 60 permet donc de limiter l'amplitude du pivo- tement par gravité du sous-ensemble 40 sur arbre 34. Ce dispo sitif rend.inefficace l'action du galet 44 sur le sous-ensemble 40 lorsque la machine d'enlèvement de métal est élevée pour être dégagée de la pièce 16. Dans les applicat,ons industrielles, la meule 20 comporte un carter 68 ne découvrant que sa partie inférieure. Comme représenté , ce carter 68 supporte un dispositif 7C-desti- né à dresser la meule partiellement usée-pour iui rendre le profil solnhaité. Ce dispositif 70 comporte des outils de dressage en diamant indus-t,rielX destinés à porter sur la meule 20 lorsque cela est souhaité en passant dans des ouvertures de forme convenable (non représentées) du carter 68. Bien que ceoi n'apparaisse pas sur la figure 8, le support coulissant 38 est couçu pour que sa partie mobile et le sous-ensemble 40 puissent se déplacer sur une distance d'environ 25 mm. Deux ressorts antagonistes de compression por tent chacun sur un siège fixe à une extrémité et sur le support à l'autre extrémité et tendent à maintenir la partie mobile de ce dernier dans une position centrale. La force de ces ressorts est telle que le sous-ensemble 40 peut être déplacé de sa posi t:ion centrale lorsque la meule 20 porte sur les surfaces de la rainure 22.Le montage flottant de cette meule est essentiel pour qu'elle puisse suivre l'axe de la soudure malgré les légers décalages pouvant apparaître entre cet axe et celui de la potence. Il permet également à la meule de suivre toute courbure de la rainure 22. Un mécanisme (non représenté) permet également de régler manuellement, dans certaines limites, la position du bras 36 sur l'arbre 34 afin que la machine puisse être réglée initialement de manière que le point central du mouvement de flottement permis par le support coulissant 38 soit aligné sur le fond de la rainure 22 en V destinée à être meulée. Lorsque cette positio,n est atteinte, le bras DU est bloqué sur l'arbre 34.Le support coulissant permet alors à la meule de suivre toute déviation ou tout défaut de parallélisme de la rainure 22. Lorsque la machine d'enlèvement de métal selon l'invention est utilisée, elle exécute normalement un mouvement alternatif le long de la soudure afin d'éliminer le métal par passes successives de sens opposés. Cependant, l'opérateur peut décider d'éliminer le métal alors que la meule se déplace constam ment dans le même sens par rapport à la pièce. des passes de travail sont alros suivies de passes à vide de retour, de sens opposé à celui des précédentes. Pendant les passes de travail, la menle peut tour nor dans un sens ou dans l'autre. Il est copendant avantageux qu'elle tourne dans un sens tel que les pa@ticules de métal éli @inées soient dirlgées le long de la potence 26, vers l'extérieur de la colonne 74. Les grains et autres débris résultant du moulage ne risquent pas alors d'encrasser ou de détériorer autrement les surfaces usinées de la colonne, parcourues par le galet du chariot 72 supportant la potence.Le sens de rotation de la merle par rapport au sens de déplacement de la potence 26 est éggle- ment importants car Si la meule tend à rouler sur la face incli- née qu'elle attaque, elle risque d'être soumise à des contraintes excessives qui, dans certaInes conditions particulièrement défavorables, peuvent la briser. Il est donc avantageux que le sens de rotation de la meule soit tel que les débris soient éjectés en avant de la traJectoire de la potence afin que cette meule ne tende pas à "rouler" sur la face inclinée d'attaque. Ce choix du sens de rotation de la meule peut être contraire au sens avantageux du déplacement suivi par la meule pendant les passes de travail. A cet effet, la machine selon l'invention comporte un dispositif permettant d'inverser le sens de rotation de la meule, de manière qu'il convienne au sens d'avance, notamment lorsque les passes de travail se succèdent et s'effectuent suivant des sens opposés. Dans un tel mode opératoire, dans lequel le sens de rotation de la meule s'inverse régulièrement, il est avantageux que la machine comporte au moins un écran empêchant les débris projetés dtatteindre la colonre 74.Deux de ces écrans devraient normalement être montés pour empêcher également les débris d'être projetés dans l'atelier et de gêner ainsi les opérateurs voisins ou de constituer un danger. Tont diapo ait if convenable peut faire alterner le sens de rota- tion de la meule, par exemple par interposition d'un pignon d'inversion de marche dans la commande des courroies de transmission, ou par l'inversion de deux phases lorsque le moteur 42 est alimenté en courent électrique tripnasé. Quel que soit son sens de rotation, la meule 20 est conçue pour tourner à une vitesse angulaire correspondant a une vitesse superficielle d'environ 48 m par seconde. Cette va- leur correspond à la vitesse normale maximale à vide desmeules à liant en résine. Il est évident qu'elle diminue normalement avec la charge lorsque la meule entre en contact avec la pièce. La machine selon l'invention convient donc notamment à ltenlèvement du métal de la face arrière de soudures longitudinales et, éventuellement, de soudures périphériques Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent ttre apportées à la machine décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine d1 enlèvement de métal destinée i réaliser une rainure le long de la face arrière d'une soudure reliant des plaques de métal disposées bout à bout, cette machine étant caractérisée en ce qu2 elle comporte une meule commandée par un moteur, pivotant sur un arbre et montée de manière qu'elle puisse flotter le long de son axe de rotation, et un dispositif tendant à déplacer cette meule vers la soudure de manière que, lorsque la machine se déplace le long de cette dernière, la meule creuse une rainure de section transversale approximativement uniforme. 2. Machine dtenlèvement de métal, caractérisée en ce qutelle comporte une meule à liant en résine, montée sur un sous-ensemble supportant un moteur qui fait tourner cette meule à grande vitesse, le sous-ensemble étant monté sur un coulisseau lui-m8me reposant sur un bras qui pivote sur un arbre, un galet étant monté sur une première extrémité d'un levier qui pivote sur cet arbre, ce galet pouvant pivoter de manière contr8- lée sur le bras qui supporte le sous-ensemble, 12axe du galet étant parallèle à l'axe de la meule et pouvant en entre espacé de manière réglable. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le coulisseau tend à prendre une position située entre les limites de son déplacement. 4. Machine sélon la revendication 3, caractérisée en ce que deux ressorts de compression portent en opposition sur le coulisse, au. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications 2, 3 et 4, caractérisée en ce que la position du bras sur l'arbre est réglable. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le levier supportant le galet est prolongé par un tronçon décalé voisin main tronçon semblable dépassant du bras, les extrémités extérisures de ces deux tronçons étant reliées par un élément réglable en longueur et déterminant donc l'angle inscrit par ces deux tronçons et par conséquent, ltangle inscrit par les axes du galet et de la meule avec l'arbre, 7.Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce partiellement filetée et sur laquelle est monté un écrou solidaire d'un premier desdits tronçons, cette tige comportant une partie lisse sur laquelle porte une bague montée sur le second tronçon afin que la rotation de la tige provoque une variation de la distance com- prise entre l'écrou et la bagne 8. Machine selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce qu'un premier desdits tronçons supporte une butée réglable destinée à porter sur un organe fixe par rapport à arbre pour délimiter une première position limite des mouvements du galet et de la meule auteur de cet arbre. 9. Machine selon l'une quelconque des revendicatiens 2 à 8 caractérisée en ce que la verticale passant par le centre de gravité dudit sous-ensemble est espacée horizontalement de l'arbre lorsque la machine est en position de travail, de manière que le galet et la meule tendent à porter par gravité su- une pièce disposée au@dessous de la machine. 10. Machine selon 1 @ une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que l'arbre et les éléments qu'il supporte sont montée sur une potence mobile et horizontale à l'ai de d'un dispositif d'accouplement permettant à l'arbre de pivoter autour d'un axe vertical entre deux positions limites espacées de 90 , le dispositif d'accouplement pouvant être verrouillé dans chacune desdites positions limites. 11. Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que la potence supporte uxi siège destiné à un opérateur et décalé sur un crâté du plan de la meule lorsqu'elle occupe l'une desdites positions limites. 12. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des éléments de dressage de la moule, destinés à lui donner un profil souhaitée, sont également montés sur le support de ladite moule.