Brevet FR2306042A1 — publié le 19761029

Pour façonner l'extrémité d'un tube métallique et notamment pour le couper de façon que son extrémité coupée puisse s'appliquer exactement sur la surface d'un autre tube, auquel il doit entre soudé on sait qu'on peut relever une développante de la courbe d'intersection des deux surfaces u une courbe ayant les mêmes coordonnées longitudinales que celles de la développante, et des coordonnées transversales proportionnelles a celles de ladite développante, et utiliser ensuite cette courbe pour guider l'outil de façonnage, et notam- ment un oxy-coupeur. La présente invention a pour objet une machine particulièrement simple et pratique pour utiliser industriellement de telles courbes pour tronçonner rapidement, et avec une trèg grande précision, tous les tubes d'une construction assemblés par soudage. A cet effet, cette machine est caractérisée en ce qu'elle comporte un-support sur lequel le tube à façonner peut être fixé dans Irne position axiale bien déterminée, quel que soit son diamètre avec son extrémité à façonner bien dégagée, un charior aligné avec ce support: de tube et sus ceptible d'un déplacement de va-et-vient le rapprochant ou l'éloignant de l'extrmité du tube à façonner, un bras porteoutil de façonnage monté sur ce chariot, rotatif autour d'un axe longitudinal concentriqua à celui du tube à façonner, un outil orientable porté par ce bras de façon à pouvoir fa- çonner l'extrémité extérieure du tube en tournant autour de celui-ci, un tambour entratneur monté rotatif sur e chariot autour d'un axe longitudinal aligné avec celui du tube à façonner, et solidaire en rotation dudit bras porte-outil, un deuxième tambours parallèle au premier, monté rotatif sur le même chariot, solidaire en rotation du premier tambour qui l'entraîne à une vitesse angulaire égale à la sienne, le deuxième tambour étant destiné à recevoir sur son pourtour la développante de la courbe d'intersection précitée ou d'une courbe affine de ladite développante, et . y-at un diamètre sensiblement égal à celui du tube a' faço...r s'il s'agit de la développante de ladite coure d'intersection, ou dans un rapport égal au rapport entre leurs coordonnées transversales s'il s'agit d'une courbe affine de ladite déve loppante, un bftti fixe sur lequel ce chariot peut se déplacer en va-et-vient parallèlenent aux axes du tambour et du tube e façonner, un lecteur fix sur ce bdti et muni d'une cellule photo-électrique dite noeil magique", montée pivotante autour d'un axe dirigé suivant un rayon du deuxième tambour, ledit lecteur commandant à cet effet le fonctionnement d'un moteur également fixé sur ce bti fixe, de façon connue en soi et telle qutil provoque la rotation des tambours autour de leurs axes et leur translation suivant lesdits axes de façon que l'oeil se trouve toujours vis-à-vis d'un point de ladite courbe, ainsi que le pivotement dudit oeil autour de son axe de façon que son orientation soit toujours la m & e par rapport à la tangente à la courbe en ce point, ledit moteur entraînant également une molette, en rotation autour de son axe perpendiculaire à un rayon du premier tambour, à une vitesse constante, prédéterminée suivant la vitesse de coupe désirée, et la faisant aussi pivoter autour dudit rayon de la même manière et en mdme temps que l'oeil magique pivote autour du sien, ladite molette étant appuyée contre le premier tambour et lentratnant en rotation autour de son axe et en translation suivant ledit axe. Les axes du tube à façonner ainsi que des deux tambours sont horizontaux dans le mode de-réalisation représenté a titre d'exemple, en référence au-.dessin, .mais ils peuvent avoir toute autre orientation et, notamment, Outre verticaux; leur position réciproque peut aussi etre différente de celle représentée; ils peuvent notamment être alignés. Le tambour entratnour peut autre interchangeable de façon à avoir toujours un diamètre égal à celui du tube à façonner ou à n'en différer. que de moins de 10 Sé; on peut également utiliser toujours le meme tambour entraîneneur, auquel cas on intercale une boite de vitesses dans son dispositif d'entraînement ou un dispositif électronique couplé à l'ensemble photo-électrique permet, par la commande simultanée et complémentaire de deux moteurs, d'obtenir la trajectoire orbitale de l'outil. Pendant la coupe, pour que l'épaisseur tronçonnée présente toujours un angle convenable avec la surface extérieuro du tube sur lequel il doit Qtre soudé, l'angle de tronçon nage doit varier constamment, croissant d'abord régulièrement puis diminuant de m8me; on peut commander cette variation par une deuxième courbe tracée sur le graphique du deuxième tambour et la faire parcourir par un deuxième oeil magique dont le lecteur commande un moteur qui maintient constamment l'oeil magique sur un point de la courbe et commande simultanément, par tous moyens appropriés, l'inclinaison de l'outil pour qu'elle soit toujours celle désirée. L'outil peut par exemple etre maintenu à l'extrémité d'un bras susceptible de coulisser sur un secteur concentrique avec 11 extrémité de travail de l'outil et le moteur précité commande, éventuellement au moyen de vérins hydrauliques, la position du bras sur le support. Si l'on désire, comme c'est quelquefois le cas, qu'un chanfrein soit prévu pour un soudage à l'intérieur du tube, le tronçonnage doit être fait en plusieurs fois; il faudra alors prévoir sur le graphique une courbe pour chacune de ces tronçonnages et préférablement une courbe complémentaire pour chacune d'elles, correspondant aux variations de l'inclinaison de lwoutil de travail au cours du tronçonnage. Le dessin annexé montre à titre d'exemple, de façon très schématique, un mode de réalisation de la présente invention La figure 1 est une vue de face de la machine. Les figures 2 à 4 sont des croquis, à plus grande échelle, montrant différentes possibilités de tronçonnage de l'épaisseur de l'extrémité de la paroi d'un tube. La figure 5 est un schéma montrant comment peuvent outre commandées les variations d'inclinaison de l'outil de tronçonnage. La figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 1 montrant la machine équipée d'une botte de vitesses. La figure 7 montre de même une variante, la mollette curvigraphique et le tambour entraîneur étant supprimés. La machine rpprésentée comporte un support 1, préfé rablewent agencé de façon que le tube 2, dont leextrémite 3 est à sectionner, ait son C 4 automatiquement aligné avec l'axe 5 suivant lequel un tambour entratneur interchangeable 6 peut être monté rotatif sur le chariot 7, susceptible de se déplacer longitudinalement en va-et-vient parallèlement audit axe 5; une potence 8, à l'extrémité de laquelle est monté avec l'inclinaison désirée le bras 9 portant l'outil 10, équilibré par un contrepoids 11, est montée solidaire en rotation et en translation du tambour entsarneur 6. Le chariot 7 porte un deuxième tambour 12, dont l'axe est parallèle à l'axe 5 du tambour entraîneur 6, et qui est solidaire en rotation dudit tambour de façon qu'ils tournent tous deux à la même vitesse angulaire. Sur ce deuxième tambour peut être fixé un graphique sur lequel est tracée une développante 13 de la courbe de tronçonnage ou une courbe affine de cette développante, comme il a été indiqué ci-dessus. Sur le bâti 14 sur lequel le chariot 7 peut se déplacer en translation est fixe, au niveau voulu, sur un bras 15, un lecteur 16 relié par un.arbre rotatif 17, dirigé suivant un rayon du tambour 12, à un oeil magique 18. Ce lecteur 16 commande le fonctionnement d'un moteur 19 fixé au niveau voulu sur le mat 15. Ce moteur porte, à l'extrémité d'un bras 20, dirigé suivant un rayon du tambour entralaneur 6, et entralné en rotation dans les mimes conditions-que l'arbre 17, une molette 21 appuyée contre la surface extérieure du tambour entrat- neur 6 et que le moteur 19 entrain en rotation autour de son axe à vitesse constante, de telle façon que l'oeil magique 18 se trouve constamment devant un point de la courbe 13, et avec une orientation telle, commandée par le pivotement des arbres 17 et 20, que l'oeil magique ait toujours un axe transversal parallèle à la tangente à la courbe 13 au point vis à vis duquel il se trouve; la molette 21 est en métal dur et la surface extérieure du tambour entrafneur 6 en métal mou, ou en matière plastique, de sorte que ladite molette 21 puisse entraîner sans glissement ce tambour 6, avec le chariot 7, le tambour 12, et la potence 8 portant l'outil 10 en translation parallèle aux axes des tambours et puisse simultanément faire tourner les deux tambours 6 et 12 et la potence 8 avec 11 outil 10, autaur de leurs axes. De la sorte, la molette 21 parcourant la courbe 13 à vitesse constante, l'outil de travail 10 effectuera également son tronçonnage à vitesse constante. Si le tube 2, dont une extrémité est à tronçonner, doit outre coaxial et perpendiculaire au tube sur lequel il doit Store soudé, le tronçonnage sdoit être fait orthogonalement, comme montré à la figure 2, le long des génératrices 22 et 23 du tube à tronçonner destinées à se trouver dans le plan diamétral commun au tube à tronçonner et au tube sur lequel son extrémité tronçonnée doit être soudée; par contre, entre ses deux génératrices, l'angle 0( doit contre régulièrement pour atteindre un maximum lorsque le tronçonnage doit être fait sur une génératrice décalée de 90 degrés par rapport aux deux précédentes génératrices 22 et 23 comme montré en pointillé sur ladite figure 2. Pour obtenir ces variations de l'inclinaison du bras porte-outil, on peut tracer sur le graphique une deuxième courbe 24 qu'il est facile de définir. Plusieurs procédés classiques peuvent être utilisés à cet effet. On peut, comme montré à la figure 5, utiliser un deuxième oeil magique 25 destiné à étre maintenu constamment en face d'un point de cette courbe 24 par un moteur 26 entratnant en rotation un pignon 27 en prise avec une crémaillère 28, parallble à l'axe des tambours; la rotation de ce pignon provoque la translation de la crémaillère 28, simultanément avec celui de l'oeil magique 25 et commande, directement ou indirectement, la translation du piston 29 d'un vérin hydraulique 30, conjugué avec un deuxième vérin hydraulique 31, dont le piston 32 commande le déplacement sur un secteur circulaire 33, concentrique au point de travail 34 de l'outil 10, d'un support 35 du bras 36 à l'extrémité duquel est fixé ledit outil. Dans certains cas, on p-t désirer, comme montré à la figure 4, que, sur l'épaisseur du tube à tronçonner, le tronçonnage présente deux chanfreins inclinés en sens opposés, 37 et 38, comme montré à la figure 4. Dans ce cas, il faudra procéder à deux opérations de tronçonnage, l'une suivant l'angle > 2 de ladite figure 4 et l'autre suivant l'angle a 3 de cette figure; les points A et B où l'outil de tronçonnage doit attaquer la surface extérieure du tube à tronçonner sont alors différents; il faudra alors prévoir sur le graphique deux courbes 13 et 39 pour commander par le premier oeil magique 18 les déplacements de l'outil, et éventuellement deux courbes complémentaires 24 et 40 pour commander comme il vient d'entre expliqué, au moyen du deuxième oeil magique 25, les modifications d'inclinaison de l'outil par rapport aux génératrices du tube à tronçonner. Dans la machine représentée à la figure 6, le tambour entrafneur 6 ainsi que le tambour porte-graphiques 12 sont disposés parallèlement à l'axe 5 sur le bati 14. Le bras 15 supporte les dispositifs de lecture 162 17, 18 ainsi que les dispositifs moteurs 19, 20, 21; il transmet le mouvement de translation au chariot 7. Le tambour 6, d'un diamètre approprié, est commandé par la molette moteur 21; il doit etre entraîné à la meme vitesse circulaire que la pointe 34 de l'outil 10; la bof- te de vitesse 41 assure cette fonction et transmet le mouvement moteur au tambour porte graphique 12 et à l'axe 5 qui sont rendus solidaires en rotation par les engrenages 42 qui provoquent la rotation de l'ensemble porte-outil sans s'opposer à son mouvement de translation. Le résultat obtenu est identique à celui donné par la machine que. montre la figure 1. Dans la variante Fig. 7, deux moteurs assurent les principaux mouvements d'entrainement indispensables, l'un un mouvement de translation parallèle à l'axe du tube suivant la coordonnée X du dessin, et l'autre un mouvement de rotation dans le sens de la coordonnée Y. Un réglage préalable est prévu pour que ces moteurs tournent au nombre de tours désiré pour obtenir la môme vitesse linéaire convenable de l'outil dans le sens X et dans le sens Y. Dans tous les cas intermédiaires, suivant les variations de l'angle , de la courbe, chacun des moteurs reçoit en plus de l'ordre de marche, dans un sens ou dans l'autre, un signal qui accélère ou ralentit sa vitesse (et l'accélération de la vitesse de l'un correspond une diminution de la vitesse de l'autre et réciproquement). Le dispositif électronique assurant toujours une vitesse résultante cons tante. Le support 1 reçoit le tube 2 et présente l'extrémité à couper 3 dans l'axe 4 du tube dans le prolongement de l'arbre 5 de la machine. L'arbre 5 est monté rotatif sur le chariot 7 qui assure le mouvement de translation longitudinal. La potence 8, à l'extrémité de laquelle on trouve le bras 9 portant l'outil 10 équilibré par le contrepoids 11, est solidaire de l'arbre 5. Sur l'arbre 5 sont disposés : la roue 44 d'en tralanement de l'arbre en rotation qui reçoit du motoréducteur son mouvement et le transmet à l'arbre 5 par l'intermédiaire de 11 embrayage 45; le tambour 12, solidaire de l'arbre 5 en rotation mais non en translation, qui porte le tracé de la courbe à reproduire 13. Le tambour 12' qui, entièrement solidaire de l'arbre 5, reçoit le tracé des courbes 24 et 40, étudié pour commander l'inclinaison de l'outil. Le b ti 14 sur lequel le chariot 7 se déplace assure le maintien en position du tambour 12 et il sert de support au lecteur photoélectrique 16 qui est relié, par l'arbre orientable 17 dirigé suivant un rayon du tambour 12, à la tette de lecture 18. Pour rester sur le trait de la courbe affine 13 programmée, la tête 18 engendre des signaux de correction qui, traités et amplifiés par 11 ensemble électronique 16, commande La rotation de l'outil à vitesse convenable par le motoréducteur 4 fixé sur le bati 14 et sa translation par le chariot 7 actionné par la tige 47 du vérin hydraulique 48. Le distributeur 49 commandé par le lecteur 16 dirige le fluide de la motopompe 46 dans le sens désiré, le motorégulateur 50 assurant la vitesse de sortie et de rentrée de la tige du vérin à la demande du dispositif électronique 16. Le lecteur 16, l'arbre 17, la tette de lecture 18, solidaires du chariot 7 par le bras 15, contrôlant le mouvement de translation. il est bien entendu que le mode de réalisation de l'invention qui a été décrit ci-dessus, en référence au dessin annexé, a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 10 Machine pour façonner l'extrémité d'un tube métallique en commandant le déplacement de l'outil de travail par une développante de la courbe suivant laquelle l'extrémité du tube doit dtre façonnée, et notamment tronçonnée, ou par une courbe affine de cette développante, caractériséen en ce qu'elle comporte un support sur lequel le tube à façonner peut être fixé dans une position axiale bien déterminée, quel que soit son diamètre, avec son extrémité à façonner bien déga- guée, un chariot aligné avec ce support de tube et susceptible d'un déplacement de va-et-vient, le rapprochant ou 11 éloignant de l'extrémité du tube à façonner, un bras porte-outil de fa çonnage, monté sur ce chariot, rotatif autour d'un axe longitudinal cnncentrique à celui du tube à façonner, un outil orientable porté par ce bras de façon à pouvoir façonner l'extrémité antérieure du tube en tournant autour de celui-ci, un tambour entraîneur monté rotatif sur le chariot autour d'un axe longitudinal aligné avec celui du tube à façonner, et solidaire en rotation dudit bras porte-outil, un deuxième tambour, parallèle au premier, monté rotatif sur le méme chariot, solidaire en rotation du premier tambour qui ltentraîne à une vitesse angulaire égale à la sienne, le deuxième tambour étant destiné à recevoir sur son pourtour la développante de la courbe d'intersection précitée ou une courbe affine de ladite développante, et ayant un diamètre égal à celui du tube à façonner s'il s'agit de la développante de ladite courbe d'intersection, ou dans un rapport égal au rapport entre leurs coordonnées tremsversales s'il s'agit d'une courbe affine de ladite développante, un bâti fixe sur lequel ce chariot peut se déplacer en va-et-vient parallèlement aux axes du tambour et du tube à façonner, un lecteur fixé sur ce bti et muni d'une cellule photo-électrique dite oeil magique", montée pivotante autour d'un axe dirigé suivant un rayon du deuxième tambour, ledit lecteur commandant à cet effet le fonctionnement d'un moteur également fixé sur ce bati fixe, de façon connue en soi et telle qu'il provoque la rotation des tambours autour de leurs axes et leur translation suivant lesdits axes de façon que l'oeil se trouve toujours vis-à-vis d'un point de ladite courbe, ainsi que le pivotement dudit oeil autour de son axe de façon que son orientation soit toujours la méne par rapport à la tangente à la courbe en ce point, ledit moteur entraînant également une molette, en rotation autour de son axe perpendiculaire à un rayon du premier tambour, à une vitesse constante, prédéterminée suivant la vitesse de coupe désirée, et la faisant aussi pivoter autour dudit rayon de la mOme manière et en meme temps que l'oeil magique pivote autour du sien, ladite molette étant appuyée contre le premier tambour et ltentra;- nant en rotation autour de son axe et en translation suivant ledit axe. 20 Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le tambour entraSneur est interchangeable de façon à avoir toujours un diamètre égal à celui du tube à faconner ou à n'en différer, dans un sens ou dans l'autre, que de moins de 10 ,;. 30 Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle utilise toujours le meme tambour entrat- neur et une boite de vitesses est intercalée dans son dispositif d'entraînement qui assure que la longueur parcourue par la circonférence de ce tambour soit égale à la longueur parcourue par la partie active de ltoutil pour une révolution de celui-ci. 4e Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'on utilise toujours le meme tambour entraîneur et en ce qu'un dispositif électronique de régulation commandé par les variations de l'angle d'incidence de la courbe dans un rapport fonction de celui entre les diamètres dudit tambour et celui du tube à façonner est intercalé dans son dispositif d' entraînement. 50 Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour faire varier constamment de façon désirée l'inclinaison du bras porte-outil et que cette variation de l'inclinaison est commandée par une deuxième courbe tracée sur le graphique du deuxième tambour parcourue par un deuxième me oeil magique dont le lecteur commande un moteur qui main tient constamment l'oeil magique sur un point de la courbe et commande simultanément, par tous moyens appropriés, l'orientation de l'outil pour qu'elle soit toujours celle désirée. 60 Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que l'outil est maintenu à l'extrémité d'un bras susceptible de coulisser sur un secteur concentrique avec l'extrémité de travail de l'outil et le moteur précité commande, éventuellement au moyen de vérins hydrauliques, la position du bras sur le support.