Brevet FR2345240A1 — publié le 19771021

La présente invention, due aux travaux de Messieurs André BRISSEAUX et Claude MOLINA, est relative à un procédé de fabrication de serpentins plans par cintrage à creux de tubes rectilignes et, plus particulierement, de serpentins de grande longueur, présentant un grand nombre de coudes et de parties droites. Le cintrage à creux de tubes sur des formes circulaires est une technique bien connue qui se prête plus ou moins bien, selon la forme et le matériau, à une mécanisation poussée. Dans tous les cas, que le dispositif utilisé comporte une ou plusieurs formes ou galets, il est nécessaire de faire déplacer chacun des brins constituant le serpentin alternativement à droite et à gauche de 1800 autour de l'axe des coudes. Si l'opération est relativement aisée pour les premières boucles, il n'en va pas de même pour les dernieres, ce qui conduit à une fabrication lente et délicate compte tenu de la f#agilité dimensionnelle de la pièce qui doit se déplacer sur une aire alternativement tournante. D'autre part, pour obtenir une bonne précision dans l'exécution des coudes et pour la rectitude des parties droites, il faut généralement prévoir un calibrage ultérieur.Dans ces conditions, il est pratiquement impossible de réaliser simultanément plusieurs serpentins, ce qui interdit tne cadence de production élevée. On peut aussi réaliser des serpentins en assemblant des tubes droits et des coudes préfabriqués par collage, sertissage, soudage ou brasage, comme on le fait couramment pour les installations sanitaires domestiques. Hais là encore, outre les contraintes technologiques liées au procédé d'assemblage choisi, on arrive à un prix de revient tres élevé lorsqu'on est amené à fabriquer de grandes séries de serpentins. Le but de la présente invention est de permettre le cintrage des serpentins d'un seul tenant, sans raccord, avec des cadences de production élevées, obtenues grâce à la fabrication simultanée et automatisée de plusieurs serpentins à partir de tubes de toutes sections et en tous matériaux compatibles avec un cintrage à creux dans des conditions normales.Le procédé permet, en outre, dras- surer unecalibrage précis des coudes et une bonne rectitude des parties droites sans manipulation ultérieure, d'éviter une raideur excessive du tube et un retour élastique trop élevé et enfin d'obtenir des empilements de serpentins, éventuel- lement avec un intervalle d'écartement prédéterminé, ce qui conduit à des ensembles plus rigides que les serpentins isolés et facilite la manutention et les opérations ultérieures telles que le dégraissage, le rinçage et les traitements de surface, opérations effectuées habituellement au trempé. Selon l'invention, le procédé de fabrication en série de serpentins plans formés de parties droites et de coudes alternés par cintrage à creux de tubes rectilignes de longueur égale à la longueur développée des serpentins con siste en ce que a) on réalise un empilement vertical de tubes rectilignes. b) on place alternativement, de part et d'autre de l'empilement, en nombre correspondant au nombre de coudes souhaite, plus deux, des mandrins verticaux présentant, au contact de chacun des tubes, des gorges annulaires de même profil que le profil extérieur des tubes à cintrer. c) on déplace les mandrins, par translation horizontale, grâce à un système d'asservissement programmé, en les écartant alternativement en sens opposé du plan vertical de l'empilement de départ et en rapprochant les uns des autres les mandrins situés d'un même côté des tubes tout en maintenant constante la longueur développée des brins entre deux mandrins successifs. L'invention sera décrite en se référant aux figures annexées qui illustrent des exemples particuliers et non limitatifs du procédé. La figure I représente un serpentin fabriqué selon le procédé de l'invention. Les figures 2, 3 et 4 montrent schématiquement, en vue de dessus, le début, le milieu et la fin de l'opération de mise en forme. La figure 5 représente en coupe par un plan vertical passant par l'axe un mandrin de cintrage. Les figures 6, 7, 8 et 9 représentent, en vue de dessus, des dispositifs complémentaires associés à un mandrin pour parfaire le cintrage. La figure 10 représente un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. te serpentin plan à mettre en forme, tel que représenté à la figure 1, comporte des parties droites, parallèles (1), raccordées par des coudes circulaires (2). Pour fabriquer en série de tels serpentins, on empile verticalement des tubes rectilignes (3). On peut prévoir un système de clippage amovible permettant de maintenir, pendant toute la durée du cintrage, l'écartement vertical entre deux tubes superposés, ce qui permet de solidariser les pièces à fabriquer simultanément. Les tubes (3) peuvent etre de section quelconque : ronde, ovale, carrée, rectangulaire, etc... et etre en un matériau rigide quelconque : acier, cuivre, alumipium, etc..., à condition de tenir compte, en particulier pour les rayons de courbure des coudes (2) des possibilités de cintrage correspondant à ces sectionsn et à ces matériaux. On place, comme indiqué à la figure 2, des mandrins cylindriques verticaux (4), de hauteur au moins égale à celle de l'empilement, alternativement de part et d'autre de l'empilement des tubes matérialisé par l'axe XX' et contre ceux-ci. Ces mandrins présentent au contact des tubes (3), comme le montre la figure 5, des gorges annulaires (5) de meme profil que le profil extérieur du tube à cintrer. Ces mandrins sont en nombre égal au nombre des coudes qu'on veut obtenir pour le serpentin, augmenté de deux mandrins de maintien pour permettre le maintien des parties droites situées aux extrémités du serpentin.Pour avoir un serpentin régulier tel que celui de la figure 1, où les parties droites sont de longueur égale et séparées par le même intervalle, on placera les mandrins de zê- me rayon de courbure, a intervalles réguliers le long de l'empilement. Grave à un système diasservissement, programmé de manière appropriée, permettant d'exercer une poussée horizontale sur les mandrins, on déplace des mandrins par un mouvement de translation horizontale, de façon à déformer les tubes de manière progressive et régulière. Dans le plan horizontal des figures 2, 3 et 4, les mandrins (4) se déplacent en s'éloignant alternativement pour deux mandrins successifs tels que (41) et (42) en sens opposé et à la meme vitesse de la ligne de départ XXr maté rivalisée par le tube rectiligne de départ, et d'autre part, en rapprochant les mandrins tels que (41) et (43) ou (42) et (44), situés du même coté du tube à cintrer, les mandrins se rapprochant régulièrement et progressivement dé l'axe Yy' perpendiculaire à XX' au milieu du tube de départ. Pendant toute l'opération on fait en sorte que la longueur développée d'un brin tel que AB, compris entre deux mandrins successifs (41) et (42) reste constante.De ce fait, l'entraxe entre ces deux mandrins successifs est variable, dans la mesure où il diminue régulièrement pour compenser l'enroulement progressif du tube autour de la gorge (5) du mandrin (4). Cet entraxe doit avoir, à l'origine, c'est-à-dire dans le cas de la figure 2, la longueur de la partie droite majorée de la longueur développée des deux demi-coudes adjacents tandis qu'à la fin de ltoperation, représentée par la figure 4, Itentraxe est égal à la longueur de la partie droite. La vitesse de déplacement et la force de poussée appliquée aux mandrins sont adaptées à la nature du matériau à déformer et à la forme de la section du tube. Pour obtenir un enroulement correct autour du mand-in et assurer une bonne rectitude des parties droites, on peut avantageusement accompagner la déformation par un dispositif comportant un ou deux galets qui contraignent le tube sur le mandrin, soit par un mouvement alternatif dans le premier cas, soit par un mouvement continu dans le second. Ces éléments parcourent un arc de cercle ayant pour centre celui de la courbe et pour rayon le rayon extérieur de celle-ci. On a représenté figure 6 un galet (6) présentant une gorge annulaire (7) de meme profil que le profil extérieur du tube, relié par un bras (8) en rotation autour de l'axe du mandrin et dont le mouvement alternatif aide à ltenrou- Liement du tube sur le mandrin Dans le deuxième cas, illustré par la figure 7, deux contre-galets (9) et (10) liés chacun au mandrin par un bras mobile autrour de l'axe du mandrin permettent, en s'éloignant l'un de l'autre, de former le coude. Les deux galets peuvent etre remplacés, comme représenté aux figures 8 et 9, qui montrent deux stades successifs de l'opération de cintrage, par deux sabots (11) qui jouent le même rôle que la règle de cintrage d'une cintreuse classique. Le déplacement des mandrins (4) se termine lorsque les parties droites de tous les brins deviennent parallèles. Cependant, on peut être amené à aller légèrement au-delà du parallélisme, de manière à compenser par avance le retour élastique des coudes. En fin d'operation, on peut également, si les tubes ne sont pas trop raides, prévoir un calibrage de la courbure du coude en appliquant sur chaque mandrin une contreforme, avec une pression suffisante. D'autre part, on peut augmenter légèrement l'écartement de l'ensemble d'une ligne de mandrins de manière à mettre en tension les parties droites et parachever ainsi l'alignement des coudes. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, adapté au cas d'un serpentin régulier à parties droites de longueur constante tel que celui représenté à la-#figure 1, qui permet d'assurer les déplacements des mandrins au cours du cintrage. Ce dispositif, illustré par la figure 10, comporte un banc rigide, de longueur au moins égale à la longueur des tubes de départ et de largeur au moins égale à celle du serpentin terminé. Ce banc comporte deux axes de symétrie, l'un longitudinal XX' correspondant à la projection horizontale de l'empilement des tubes de départ, l'autre YY' perpendiculaire à XX' dans un plan horizontal et passant par le milieu des tubes de départ. De part et d'autre de l'axe XX', deux bancs complémentaires (12) et (13) parallèles, montés sur le banc rigide et portant les mandrins (4) peuvent se déplacer en s'écartant de XX' suivant la direction de l'axe YY'. Les déplacements de ces bancs sont obtenus à partir, soit d'une commande hydraulique, soit d'une commande mécanique, reliées à un dispositif central d'asservissement. Les mandrins (4) peuvent se déplacer sur chacun des bancs (12) et (13) parallèlement à l'axe XX'. A partir de l'axe YY', les mandrins (4) se déplacent symétriquement de droite à gauche et de gauche à droite en se rapprochant de cet axe. Pour un serpentin tel que celui représenté à la figure 10, comportant un nombre de coudes impair (9 dans l'exemple représenté) le nombre des mandrins de cintrage sera égal au nombre de coudes, avec en plus deux mandrins ou sabots de maintien pour les deux brins extremes du serpentin. Les mandrins étant en nombre impair, l'un deux est nécessairement situé sur l'axe YY', et se déplace sur celui-ci. Les autres mandrins situés sur le même banc -au nombre de 4 dans l'exemple- situés symétriquement par rapport à YY' vont se rapprocher progressivement de cet axe au cours du cintrage. Les mandrins de l'autre banc -au nombre de 4 dans l'exemple- sont situés en quinconce par rapport aux premiers et se déplacent symétriquement de la même manière en se rapprochant de YY'. A un instant donné de l'opération de cintrage, chaque mandrin est équidistant des mandrins voisins du même banc. Donc, les mandrins situés les plus loin de YY' auront, au cours du cintrage, une course plus grande que leurs homologues situés plus près de cet axe. Pour qu'on ait ainsi entre deux mandrins voisins un écart constant, qui se contracte progressivement au cours du cintrage, chaque mandrin doit se déplacer à une vitesse uniforme, mais différente pour chacun d'eux. Pour réaliser un tel mouvement, chaque mandrin (4) est monté sur un chariot (14), analogue à un chariot de tour, qui peut se déplacer sur le banc (12) ou (13). Chacun des chariots engrène un pignon de sortie sur une crémaillère (15) commune solidaire du banc. La mise en rotation d'un pignon de sortie entraîne le déplacement du chariot# correspondant. Par analogie avec ce qui se passe pour un chariot de tour, le déplacement souhaité des chariots (14) est obtenu par la rotation sur elle-même d'une barre cylindrique de chariotage (16) attaquant chacun des chariots et entralnée par un moteur (17) régulé par une dynamo tachymétrique ou tout autre systeme de régulation. La commande de rotation de la barre (16) étant unique et extérieure aux chariots, à vitesse donnée de celle-ci, la vitesse de déplacement de chacun des chariots est obtenue par le rapport de transmission propre au pignon d'entraînement de ce chariot, ainsi que le sens du déplacement soit gauche, soit droit suivant la position du chariot par rapport à l'axe YY'.Cette disposition a, en outre, l'avantage, en permettant de faire varier la vitesse de rotation de la barre (16), d'autoriser une modulation de la vitesse d'exécution du cintrage en cours d'opération. L'écartement des deux bancs (12) et (13) de part et d'autre de l'axe XX' est piloté, à partir du déplacement précédent, grâce, par exemple, à un reproducteur hydraulique ou mécanique, de manière à ce que les parties droites du serpentin restent constantes, l'entraxe entre deux mandrins successifs situés sur deux bancs différents diminuant légèrement compte tenu de ltenroulement progressif du tube sur les mandrins. Chacun des chariots comporte en outre une transmission secondaire qui, passant par l'axe du mandrin, met en mouvement les sabots (11) ou les galets (9) et (10) représentés aux figures 6, 7, 8 et 9, ceci en rapport avec le déplacement des chariots. Cette position peut être réglée plus ou moins en avant de la tangente théorique pour compenser le retour élastique du tube. De plus, la fin de course des chariots peut être réglée plus serrée qu'à la normale des axes des coudes pour contrarier également le retour élastique. En fin de course, les mandrins (4) et les sabots (11) ou les galets (9) et (10) sont dégagés pour permettre la sortie verticale des serpentins mis en forme. On peut prévoir également des dispositifs complémentaires pour amener les tubes rectilignes sur l'empilement de départ et assurer le groupement des serpentins lors de leur évacuation. REVENDICATIONS 10) Procédé de fabrication en série de serpentins plans, formés de parties droites et de coudes alternés, par cintrage à creux de tubes rectilignes de longueur égale à la longueur développée des serpentins, caractérisé en ce que a) on réalise un empilement vertical de tubes rectilignes b) on place alternativement, de part et d'autre de l'empilement, en nombre correspondant au nombre de coudes souhaité plus deux, des mandrins verticaux présentant au contact des tubes des gorges annulaires de profil correspondant au profil extérieur des tubes à cintrer. c) on déplace les mandrins, en translation horizontale, grâce à un système d'asservissement, en les écartant alternativement en sens opposé du plan vertical de l'empilement de départ et en rapprochant les mandrins situés d'un même côté des tubes, tout en maintenant constante la longueur développée des brins entre deux mandrins successifs. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on associe à chaque mandrin un ou plusieurs galets, ou sabots, présentant des gorges annulaires symétriques de celles du mandrin, permettant par rotation autour de l'axe du mandrin de faciliter le cintrage des tubes. 3 ) Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les tubes empiles sont maintenus, pendant toute ltopération de cintrage, à écartement vertical constant. 40) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend - deux bancs parallèles montés sur un banc rigide, pouvant s'écarter l'un de l'autre, sur lesquels sont montés des chariots mobiles supportant chacun un mandrin vertical, chaque chariot étant muni d'un pignon de sortie, chacun des bancs parallèles comportant une barre cylindrique longitudinale susceptible d'être animée d'un même mouvement de rotation sur elle-même en entraînant, par l'intermédiaire d'une cremaillere, les pignons des chariots dont le rapport de transmission est calculé en fonction du. déplacement souhaité - et un système d'asservissement permettant de lier la vitesse d'écartement des bancs parallèles à la vitesse commune de rotation des barres d'entraînement 50) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque chariot comporte une transmission secondaire permettant de mettre en mouvement les sabots ou galets autour du mandrin, de manière à faciliter ltenroulement du tube autour du mandrin.