Brevet FR2331412A1 — publié le 19770610

Il existe de nornbreuss machines de découpage au chalumeau des extrémités de gros tubes destiner, à la construction de grandes ossatures tutalaires soudées. Cependant, la matériel existant ne permet généralement pas d'obtanir une précision de coupe satisfaisante. Il est fréquont d'avoir à effectuer des meulages ou des rechargements pour ottenic un accestage correct des tubes découpés sur les tubes receveurs. Dans un brevet français numéro 7.241.310, on a décrit un procé pour découper et chanfreiner simultanément des gros tubes destinés à être assembles par soudage, suivant lequel on calcule polir chacun des tubes à assembler les coordonées cylindriques des points de la ligne de coupe et l'angle du chanfrein en cha cun de ces points, on trace sur chaque tube trois courbes passant par les points déterminés et l'on asservît des déplacements longitudinaux de l'outil de découpe et son orientation dans le plan méridien correspondant du tube, aux déplacements de capteurs euxmimes asservis à suivre les courbes marquées- sur le tube en restant alignés entre eux et avec le point d'attaque de l'outil, parallèlement à l'axe du tube. Le brevet français numéro 7.510.439 décrit une machine dans laquelle or commande le déplacement de 1 t outil de travail par une développante de la courbe suivant laquelle l'extrémité du tube doit te tronçonnée ou par une courbe affine de cette développante. La machine faisant l'objet du brevet ert spécialement conque pour exécuter des découpages partioulièrement précis suivant le tracé exacn des interseetions aux deux axtrémités du tube coupe'. Cette machine est du type suivant lequel, pour l'opération de découpage de ses daux extrémités, le tube reste immobile et c'est le chalumeau découpeur qui se déplace autour et le long du tube à découper Le déplacement du chaluneau découpeur est défini par les quatres paramétres suivants : a) angle méridien ; b) distance suivant l'axa, par rapport à une section repère ; G) d-ans le plan méridien inclinaison du chalumeau par rapport à la normale à l'axe d) paramètre complémentaire corrigeant le paramètre nb" en fonc tion des défauts de rotondité du tube découpé. La machine est équipée d'un palpeur qui mesure le défaut de rotondité et permet de corriger la position du chalumeau en fonction des écarts mesurés et de coefficients correcteurs -enregistrés. Les paramètres servant au guidage du chalumeau sont entrés dans la machine sous forme de bandes pour la version à commande numérique et sous forme de graphiques enroulables autour d'un cylindre fixe de diamètre constant dans- le cas de la version à suivi de dessin. -Les bandes et les graphiques enroulés sont établis par ordinateur grSce à des programmes de calcul et de dessin automati ques.qui tiennent compte des caractéristiques nominales de l'assemblage réalisé et des imperfections de rotondité des tubes receveurs préalablement mesurées et enregistrées. D'autres caractéristiques de cette machine apparaissent à la lecture dun exemple de réalisation qui va entre décrit plus en détail en référence au dessin annexé sur lequel - les figures 1 et 2 sont des vues schématiques respectivement en élévation et en plan de ltensemble d'une installation com prenant deux machines, - les figures 3 et 4 sont des vues simplifiées respectivement en élévation et en plan d'une des machines, - la-figure 5 est une vue par c8té,- - les figures 6, 7, 8 et 9 sont des vues en élévation et par caté de deux variantes. Chacune-des deux machines 1, mobiles sur un banc 2 comporte un berceau 3 supportant le tube à découper 44 au voisinage de son extrémité (figures 1 et 2). Si le tube est de grande longueur, il peut être supporté entre ses berceaux extrêmes par des chevalets auxiliaires 4 reposant sur le banc, Pour faciliter la mise en place des tubes à découper et leur évacuation après découpage, chaque machine peut être équipée d'un monorail 5 avec palan roulant 6. Pour recevoir les chutes découpées, chaque machine est équipée d'un berceau mobile 7. Un monorail 8 avec palan 9 reprend ces chutes pour les évacuer. Chacune des machines est représentée schématiquement et à plus grande échelle aux figures 3 à 5. Le bti 10 est fixé sur le banc 2 par la fixation 11. Pour déplacer la machine le long du banc en fonction de la longueur du tube à découper, on interpose quatre ch ssis portegalet 12 entre le bâti et le banc. Les galets 13 roulent sur les rails 14 du banc. tes vérins 15 équipant le bâti prennent appui sur les chassis pour le soulever légèrement au-dessus du banc. Eventuellement deux des quatre galets 13 peuvent autre commandés par des groupes moto-réducteurs 16 assurant le déplacement de la machine. L'équipage oscillant 17 tourne autour de l'axe du tube à découper. A cet effet, cet équipage comporte deux disques de roulement 18 fortement entretoisés pour constituer un bloc indéformable, Chaque disque 18 tourne entre trois galets 19 portés par le ti 10. te disque arrière (à l'opposé du tube à découper) reçoit une couronne dentée 20 entratriée en rotation par un groupe motoréducteur 21. Deux galets de guidage latéral 22 prennent appui sur les face usinées de l'un des disques de roulement 18 de façon à éviter tout déplacement longitudinal de l'équipage oscillant. te bras coulissant 23 est constitué par un tube pourvu de nervures de renfort et de guidage. Il coulisse entre des jeux de galets 24 fixés sur les deux disques 18. Son déplacement longitudinal est obtenu par une vis 25 prenant appui sur les disques 18 et un écrou 26 fixé sur le bras 23. La vis est commandée par un groupe moto-réducteur 27 fixé sur un disque 18. La glissière 28 disposée en bout du bras coulissant 23 re çoit le coulisseau 29 supportant la tête oscillante 30. Le déplacement du coulisseau permet de positionner la tête oscillante en fonction du diamètre D1 fi peau intérieure" du tube à découper. La tête oscillante 30 reçoit le porte-chalumeau inclinable 31 actionné en inclinaison par le moteur 32 et un réducteur 33. Le chalumeau 34 est fixé en bout du porte chalumeau. La tête oscillante 30comporte une glissière 35 dans laquelle coulisse le bras palpeur 36 dont l'extrémité est équipée d'une bille de manutention 37. L'alimentation du chalumeau par tubes et les liaisons électriques par câbles sont réalisées entre le asti 10, l'équipage oscillant 17 et le bras coulissant 23 au moyen d'emmagasinages sur mouflages. Dans la variante à commande numérique, le programme de découpage établi par ordinateur, est enregistré sur bande et introduit dans le lecteur qui pilote l'appareillage. Le contrôle et l'asservissement sont obtenus par des résolvers équipant chaque mouvement. Les figures 6, 7, 8 et 9 concernent des variantes avec définition du façonnage par courbes. Le bAati 10 est pourvu d'un cylindre support 38 fixe sur lequel on vient plaquer les courbes de définition, soit - I courbe 45 d'intersection du cylindre peau intérieure du tube à façonner avec le tube receveur ; - 1 courbe 46 donnant l'inclinaison du chalumeau en fonction de l'angle du plan méridien considéré avec le plan méridien origi ne. - 1 courbe 47 définissant, dans les mêmes conditions, la valeur de tg AT. - Ce facteur tg AT permet de transformer un défaut de rotondité ndR" en une correction dZ de déplacement longitudinal du bras coulissant par la formule : dZ = dR x tg AT Ces trois courbes, décalées de 1200 sur le tube support, sont lues par trois lecteurs à cellule photo-électrique dans les conditions suivantes La courbe d'intersection 45 est lue par le lecteur A monté coulissant sur le bras coulissant 23. L'appareillage électronique, actionné par les cellules photo-électriques, provoque la. rotation de l'équipage oscillant et le déplacement du bras coulissant de façon à maintenir l'axe du lecteur en regard de la courbe -d1intersection. La courbe d'inclinaison 46 du chalumeau est lue par le lecteur B mobile sur un support fixé sur le disque arrière 18. Un servo-moteur 40, commandé par l'appareillage électroni que relié au lecteur positionne le lecteur B pour le maintenir en regard de la courbe d'inclinaison. Un transmetteur reliant le lecteur au porte-chalumeau oriente ce dernier en conséquence. La courbe 47 t'tg AT" est lue par un troisième lecteur C mobile sur un support fixé sur le disque arrière 18. Un servo-moteur 41 positionne le lecteur C pour le maintenir en regard de sa courbe. Le déplacement de C est transmis à un appareillage électronique. Le détecteur de rotondité qui palpe la peau extérieure du tube d'épaisseur constante, transmet ses indications 'tDRn à l'ap- pareillage électronique. Celui-ci commande alors le déplacement du lecteur A sur le bras 23 de la quantité DR tg AT afin d'obtenir la correction nécessaire de la courbe d'intersection. Pour diminuer les dimensions des graphiques enroulés, la courbe d'intersection peut autre réalisée à une échelle réduite. Dans cette variante suivant les figures 8 et 9 le lecteur A est monté sur un bras auxiliaire 48 coulissant dans le support 49 fixé sur le disque arrière 18. Le déplacement du bras 48 est commandé par la vis 50 prenant appui sur les disques 18 et par un écrou 51 disposé en bout du bras. La rotation de la vis 50 est commandée en meme temps que la vis 25 par le groupe motoréducteur 27 de façon que les déplacements des bras 48 et 23 soient rigoureusement proportionnels. Il suffit d'afficher le diamètre Xpeau intérieuren "Di" du tube à découper et la vitesse de découpage t'V" pour que le bloc électronique de calcul règle en conséquence l'alimentation des groupes motoréducteurs 21 et 27. En effet la tête de lecture optique d'un modèle connu s'oriente tangentiellement à la courbe 45 d'intersection lue sur le dessin à échelle réduite et transmet l'angle a au bloc électronique de calcul, l'angle a étant l'angle que fait cette tangente avec le plan de section droite du cylindre 38. Une partie de ce bloc, composée d'éléments connus (employés notamment dans les tables d'oxycoupage à suivi automatique de dessin) règle à partir d'une vitesse de base W les vitesses de rotation des deux groupes motoréducteurs 27 et 21 à des valeurs proportionnelles respectivement à sin.a et cos.a. wz = W sin.a (groupe 27) wy = W cos.a (groupe 21) wz et wy étant les composantes suivant l'axe du cylindre 38 et la tangente à la section normale de la vitesse de base W. Par construction les vitesses de translation Vzl du bras coulissant 23 et Vz2 du bras auxiliaire 48 sont proportionnelles à la vitesse de rotation wz du groupe motoréducteur 27. Yzl = K. Vz2 = = (cz)W sin.a Par construction la vitesse linéaire circonférentielle Vyl du porte chalumeau 31 est proportionnelle à la vitesse de rotation wy du groupe motoréducteur 26, au diamètre peau intérieure D1 du tube découpé. Vyl 5 Dl(cy)wy Une autre partie du bloc électronique module la vitesse de rotation wy du groupe motoréducteur 21 en divisant la vitesse de base W par un coefficient constant pour chaque diamètre Dl. Cette opération est effectuée à l'aide d'un système connu déclenché par l'affichage du diamètre D1, Après modulation la vitesse de rotation (modulée) du groupe motoréducteur 21 devient w'yl = cz x wy DlxCy la vitesse linéaire circonférentielle vaut alors : Vtyl = (cz)W cos.a comme la vitesse; de déplacement longitudinale vaut Vzl = (cz)W sinua le déplacement du porte chalumeau 31 se fait alors à la vitesse constante V = (cz)W. A tout moment la variation d'orientation de la tête de lecture modifie les valeurs de Vy et de Vz sans que la valeur de la résultante tVI change. En cas de défaut de rotondité dR, le déplacement du lecteur A de la valeur dR tg AT est obtenu en faisant tourner l'écrou 51 par un moteur 52 fixé en bout du bras 48. REVENDICATIONS 1. Ensemble de machines pour le découpage et le chanfreinage de gros tubes destinés à être assemblés par soudure, caractérisé en ce que chaque machine comprend un b ti 10 déplaçable par galets 13 sur les rails 14 du banc 2, un équipage oscillant 17 tournant autour de l'axe du tube à découper et formé d'une paire de disques 18 tournant entre des galets 19 du bati 10, un bras coulissant 23 commandé par une vis 25 prenant appui sur les disques 18 et un écrou fixé sur le bras 23 qui présente une glissière 28 recevant un coulisseau 29 supportant la tee oscillante 30 équipée du porte-chalumeau inclinable 31 et des moyens pour commander les mouvements du chalumeau 34. 2. Machine de découpage du tube suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le déplacement du chalumeau découpeur est défini par l'angle méridien, la distance suivant l'axe à une section repère, l'inclinaison dans le plan méridien du chalumeau par rapport à la normale à l'axe et un paramètre corrigeant la distance précitée en fonction des défauts de rotondité du tube découpé. 3. Machine suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un palpeur qui mesure le défaut de rotondité et permet de corriger la position du chalumeau en fonction des écarts mesurés et du coefficient correcteur enregistré. 4. Machine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les paramètres servant au guidage du chalumeau sont entrés dans la machine sous forme de bandes perforées pour la version à commande numérique. 5. Machine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les paramètres servant au guidage du chalumeau sont entrés dans la machine sous forme de graphiques enroulables autour d'un cylindre fixe de diamètre constant dans le cas de la version à suivi de dessin. 6. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que des groupes motoréducteurs 21, 27 actionnent respectivement la rotation de l'équipage oscillant 17 et la vis 25 commandant le déplacement longitudinal du bras 23. 7. Machine suivant les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que le bti 10 est solidaire d'un cylindre support 38 sur lequel sont plaquées les courbes de définition, soit : - 1 courbe 45 d'intersection du cylindre peau intérieure du tube à façonner avec le tube receveur ; - 1 courbe 46 donnant l'inclinaison du porte-chalumeau en fonc tion de l'angle du plan méridien considéré avec le plan méri dien origine ; - 1 courbe 47 définissant, dans les memes conditions, la valeur tg AT, qui .permet de corriger un défaut de rotondité par un déplacement longitudinal du bras- coulissant. 8. Machine suivant la revendication 7, caractérisée en ce que les trois courbes 45, 46 et 47 sont lues par des lecteurs A, B, C respectivement portés par le bras 23 et par un disque 18. 9. Machine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la vitesse de découpage et les pressions de gaz du chalumeau sont modulées en fonction de l'inclinaison de ce dernier. 10. Machine suivant les revendications 2 et 6 caractérisée en ce que dans la version à lecture de dessin à échelle réduite les vitesses des motoréducteurs 21 et 27 sont modulées en fonction de lZinclinaison de la tangente à la courbe d'intersection et du diamètre du tube découpé à l'aide d'une combinaison de deux systèmes électroniques connus, un dispositif multiplicateur d'un angle mesuré et un dispositif multiplicateur par un nombre affiché.