Brevet FR2340171A1 — publié le 19770902

Il invention concerne un mandrin de serrage, notamment pour une machine à souder, pour recevoir une bride pendant le processus de soudage, avec des mors de serrage disposés de façon mobile sur le mandrin de serrage, entre lesquels est maintenue la bride. Lors du soudage de brides sur des tubes, il est nécessaire que bride et tube restent en alignement pendant le processus de soudage. Tandis que le tube repose généralement sur des supports i galets, la bride est maintenue par un mandrin de serrage. C'est par le déplacement de la bride et/ou du tube que ce dernier vient glisser dans la bride.Dans cette position, on exécute tout d'abord une soudure de fixation provisoire, ctest-b-dire que bride et tube seront fixés provisoirement l'un à l'autre au moyen de quelques points de soudure répartis sur la périphérie. après cette fixation provisoire, on desserre la bride du mandrin de serrage et on pour suit le processus de sondage en faisant tourner le tube. Les mandrins de serrage utilisés pour le serrage des brides sur la machine à souder sont du type usuel et sont par exemple mis en oeuvre depuis longtemps sur les tours parallèles. Le serrage de la bride s'effectue jusqu'ici d'une façon qui prend beaucoup de temps, au moyen d'une clé, au moyen de laquelle les u0r8 de serrage sont déplacés radialement dans le mandrin, jusqu'à ce qu'ils saisis- sent la bride et que oeIls-ci soit ainsi fermement calée contre le mandrin de serrage. Le but de la présente invention est de créer un mandrin de serrage sur une machine b souder pour des brides de toutes tailles, avec lequel un serrage et un desserrage rapide des brides soient possibles qui économise donc du temps, ce mandrin demeurant dans son mode de construction relativement petit et en outre non sujet aux pannes. Pour atteindre ce but, il est proposé, conformément b l'invention, que les mors de serrage soient reliés avec une garni- ture qui peut tourner, au moyen d'un élément de manoer, 8 in, térieur d'un domaine angulaire défini, autour de son axe longitu dinar. Il est avantageux ici que les mors de serrage soient disposée dans le corps du mandrin de serrage, au moyen de tourillons, en pouvant pivoter, et qutun pignon venant engrener avec la garniture soit disposé du côté du tourillon qui est opposé b chaque mors de serrage. Par le moyen du mouvement de rotation de la garniture autour de son axe longitudinal, les pignons des mors de serrage qui engrènent avec la couronne dentée de la garniture tonttent, de fanon avantageuse, d'une quantité définie, de manière que les mors de serrage pivotent à partir de leur position de départ vers leur position de serrage et inversement. Par cette exécution conforte b l'invention du mandrin de serrage, on garantit un serrage (et un desserrage) régulier et simultané ainsi que, avant tout, rapide et antoatique, de la bride sur le mandrin de serrage. Au moyen du mandrin de serrage conforme 8 l'invention, il est possible, d'une manière avantageuse, de disposer également des brides de taille dffléreni;e sur des tubes de taille correspondant@. tix relation avec ceux-ci, il est proposé suivant l'inven- tison que soit attribuée aux mors de serrage, chaque fois, une rampe fixée sur la face frontale du corps de mandrin de serrage. Il est avantageux quel'extrémité extérieure, plus éloignée de stase longitudinal, des rampes vienne saillir davantage hors de la surface frontale du corps du masarin de serrage, dXune valeur prescrite, que l'extrémité intérieure des rampes. C'est contre ces rampes, contre lesquefles, suivant une autre proposition de l'invention, appuient en permanence les more de serrage, que les mors de serrage qui peuvent pivoter autour de leur tourillon se déplacent axialement de façon avantageuse. C'eut- à-dire que les mors de serrage se déplacent au cours de leur mouve- ment de pivotement, d'une faible quantité, en sortant au dehors du corps du mandrin de serrage (lors du pivotement vers l'extérieur). De cette façon, on obtient suivant chaque position des more de serez rage, un décalage de valeur différente entre bride et tube, cc-ne ceci sera expliqué plus loin de façon plus précise. Conformément a l'invention, il est en outre prévu que dans le corps de mandrin de serrage soit disposé au moins un élément de manoeuvre qui déplace la garniture dans son mouvement de rotation. Il est particulièrement avantageux que, comme élément de manoeuvre, on prévoit pour la garniture un vérin de serrage et qu'en outre, suivant une autre proposition de l'invention, le vérin de serrage présente une crémaillère qui coulisse en s'oppossant à l'action dlun ressort et qui engrène avec la garniture. Le déplacement longitudinal de la crémaillère du vérin de serrage, provoqué par le moyen dune force hydraulique de pression, se transforme alors en un mouvement de rotation de la garniture, par le moyen duquel s'effectue alors le pivotement des mors de serrage. Particulièrement lorsque des efforts importants de serrage doivent ttre mis en oeuvre, il est en outre avantageux que dans le corps de mandrin de serrage soient disposés deux vérins de ser rage, qui servent en commun à la manoeuvre de la garniture. enfin il est encore avantageux que dans l'un des mors de serrage soit prévu un palpeur de commande. Par le moyen de ce palpeur de commande, on peut s'assurer que le tube à souder est fixé dans la bride et donc repose également en même temps contre les mors de serrage et qu'un soudage exact est ainsi garanti. l'invention sera mieux comprise à laide de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisa- tion de l'invention, dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue latérale en coupe du mandrin de serrage conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne C~C de la figure I ; - la figure 3 est une vue en coupe le long de la ligne B~B de la figure I t - la figure 4 est une vue latérale de droite de la figure 1; - la figure 5 est une vue en coupe le long de la ligne DoD de la figure 4 t - les figures 6 et 7 montrent des dispositions schémati- ques de la bride et du tube. la figure 1 représente une vue en demi-coupe du mandrin de serrage conforme à l'invention 10, qui sert à recevoir et à serrer une bride 12 soudée à un tube 13. Le mandrin de serrage présente sur sa face frontale 11 trois ouvertures 14 disposées à la même distance respective l'une de l'autre et sur le même cercle de répartition, ouvertures dans lesquelles sont placés, avec possibilité de rotation, des tourillons 16. Aux extrémités des tourillons 16 sortant des ouvertures 14 - est chaque disposé un mors de serrage 18, à l'extrémité libre duquel est prévue la griffe de serrage proprement dite 20. le dans drain de serrage 10 conforme à l'invention possède, comme la figure 4 le montre, trois mors de serrage 18, dont les griffes 20 viennent, dans la position intérieure de butée des mors, en se refeziant l'une contre l'autre. le pivotement des mors de serrage 18 dans leur position de bridage se fait dans le sens des aiguilles de la montre, comme l'indique la flèche "P" de la figure 4. Sur la face frontale Il du mandrin de serrage 10 sont disposées des traverses 22, contre lesquelles vient s'appuyer la bride b serrer. Comme on le voit sur la figure 1, l'extrémité intérieure de chaque tourillon 16 est munie d'un pignon 24 (voir à ce auget également la figure 2). Les trois pignons 24 engrènent avec la couronne dentée 26, qui enserre la garniture 28, garniture qui, de son côté, est disposée sur une douille 30 disposée è l'intérieur du corps 34 da mandrin de serrage proprement dit. Des plats 32 lamés dans le corps du mandrin de serrage 34 et disposés des deux côtés de la garniture 28 interdisent que pendant le mouvement de rotation puisse seeffectuer un décalage axxal de la garniture 28 sur la douille 30. Comme on le voit en particulier sur la figure 3, dans le corps du mandrin de serrage 34 sont disposée deux alésages trane- versaux 36, qui sont dans un même plan et parallèles l'un à l'autre et dont les axes longitudinaux 37 sont dirigés à angle droit par rapport è l'axe longitudinal 38 de la garniture 28. Chacun des deux alésages transversaux 36 sert i recevoir et b guider un élément de manceirvre 40 par le moyen duquel s'obtient, d'une manière encore à décrire, un mouvement de rotation de la gar- niture 28. L'élément de manoeuvre, décrit dans ce qui suit comme vérin de serrage 40, se compose d'une crémaillère 42 disposée avec glissement dans l'alésage transversal 36, crémaillbre dont les dents engrènent avec la couronne dentée 26 de la garniture 28. Dans une ouverture longitudinale 49 du guide 48 du vérin de serrage 40, qui forme avec la crémaillère 42 une pièce constitutive complète, vient dépasser une extrêmité dtun goujon 44 dont l'autre extrémité est maintenue par une plaque dtembase qui vient fermer l'alésage transversal 36. Le goujon 44 sert en outre à recevoir et è guider un ressort de pression 52, dont une extrémité s'appuie contre le couvercle 46 et dont l'autre extrémité stappaie contre une paroi de l'ouverture longitudinale 49. Par le moyen de la pression du ressort 52, les deux vérins de serrage 40 adoptent la position représentée sur la figure 3, pour laquelle les mors de serrage adoptent également leur position intérieure de butée (voir à ce sujet la figure 4). L'extrémité du guide 48 opposée au ressort de pression 52 est équipée sur sa face frontale d'une bague d'étanchéité 54, par le moyen de laquelle est interdite une introduction de fluide sous pression huile hydraulique) dans la chambre 54 de l'alésage trans- versal 36, dans laquelle sont prévus le goujon 44 et le ressort de pression 52 niais avant tout la crémaillère 42. La chambre 58 sollicitée par le fluide sous pression Be tient, par l'intermédiaire d'un alésage d'alimentation 60 dans le couvercle 46, en liaison avec une source de fluide sous pression (non représentée), par le moyen duquel s'opère la manoeuvre du vérin de serrage 40. Comme on le voit en outre sur la figure 4, trois rampes 62 sont fixées sur la face frontale 11 du mandrin de serrage 10. Ces rampes présentent une forme longitudinale légèrement courbe et sont disposées par rapport è abaque mors de serrage t8 de telle façon que la face arrière 64 de ce mors opposée à la face avant 11) soit en toute position de pivotement des mors de serrage en liaison positive avec les rampes correspondantes 62. Comme le montrent en outre les figures 1 et 2, deux alésa ges 66 sont prévus dans les pignons 24, qui opèrent le pivotement des mors de serrage 18. Dans chacun de ces alésages est prévu un ressort de pression 68 qui, par son extrémité libre sortant de l'alésage s'appuie sur une paroi intérieure. Cette paroi intérieure 70 du corps de mandrin de serrage 34 partage l'ouverture 14 en une section plus petite 14a, dans laquelle est situé, avec possibilité de rotation, le tourillon 16 et une section plus grande t4b, qui sert è recevoir le pignon 24. Par les ressorts de pression prévus par paire sur chaque pignon 24, on est assuré que le mors de serrage 18 (sur la figure 1) est en permanence poussé vers la gauche et repose donc toujours avec sa face arrière 64 sur la rampe 62. Les rampes 62 ont la forme d'un plan incliné, oh la zone de cette rampe intérieure, tournée vers l'axe longitudinal 58 dépasse par exemple de 2 millimètres de la face frontale Il La zone exté- rieure de la pente dépasse par exemple de 4 millimètres. La montée correspond donc dans I'eZemple d'exécution à 2 millimètres. Cette montée (de 2 è 4 mm) ne se fait pas par échelons, mais de façon continue. Dans la position extérieure de pivotement ou de bridage des mors de serrage 18 ceux-ci sont donc, en comparaison de leur posi tion intérieure de bridage, déplacés de 2 millimètres vers la droite (compté sur la figure 1) du fait des rampes 62, Le but de cette possibilité de réglage a:1xI des mors de serrage en ronce au mandrin de serrage 10 sera encore expliqué plus fard. Comme on le voit sur la figure 5, un Palpeur de commande 72 est incorporé dans un des mors de serrage 18 et de façon plus précise dans sa griffe de serrage 20. Ce palpeur de commande se compose d'un micro-contact 74 et d'un palpeur 76 qui vient saillir hors de la griffe de serrage 20. Le palpeur de commande est action né Par le moyen du tube 13 qu'il faut souder sur la bride et il signale que d'une part le tube est enfoncé dans la bride et d'autre part que le tube s'appuie également contre les mors de serrage. An moyen du mandrin de serrage conforme à l'invention, décrit précédemment à l'aide des dessins, il est possible de serrer rapidement et Bans problème des brides qui sont soudées sur un tube. Il est ici d'un avantage essentiel que ce mandrin de serrage soit adapté à des brides de tailles différentes (en se référant au diamètre nominal des tubes à souder de NW 25-250 mi), sans avoir à entreprendre un changement d'outillage sur le mandrin de serrage lui-même. An commencement du processus de soudage les mors de ser- rage 18 se trouvent dans leur position intérieure de butée (figu re 4), par quoi en même temps les deux vérins de serrage 4Q adop tent la position représentée sur la figure 3. La bride t2 est alors amenée an contact des traverses 22 du mandrin de serrage 10 et par là, en même temps, dressée.Par le moyen de la mise en ctr- cuit de la source de fluide sous pression (non représentée) les deux chambres 58 sont mises sous pression par les alésages d'ali- mentatin 60, de sorte que les guies 48 se déplacent en s'oppo sant à ltaetion du ressort 52 vers la gauche (sur la figure 3 vers le bas) respectivement vers la droite (sur la figure 3 vers le haut). La garniture 26 tourne dans le sens de la flèche " par le moyen des crémaillères 42. Ce mouvement de rotation est transmis aux trois pignons 24 qui engrènent avec la garniture 28, auxquels, par ce moyen, on transmet un mouvement de rotation, compté dans le sens inverse des aiguilles sur la figure 3. Par le moyen des pi- gnons 24, les mors de serrage 18 qui leur sont reliés pivotent dans le même sens depuis leur position intérieure de butée vers lIexté- rieur dans le sens de la flèche npw (figure 4);; An cours de ce mouvement de pivotement, les griffes de serrage 20 viennent au contact de la surface intérieure de la bride 12 par leurs surfaces de serrage extérieures, arrondies, de sorte que cette bride est fermement serrée par ce moyen contre le mandrin de serrage. Après le serrage de la bride 12, on approche le tube à souder 13 et, à vrai dire, assez loin pour qutil vienne au contact des mors de serrage 18 par sa face frontale 78. Par là, le palpeur de commande 72 prévu dans l'un des mors de serrage 18 est manoeuvré par le fait que l'on vient appuyer sur son palpeur 76. Ce signal du palpeur de commande est transmis à l'installation de commande de la machine à souder et il sign que bride et tube sont disposés dans la position correcte de soudage l'un par rapport à l'autre. On peut maintenan+ > , en approchant le chaLumeau de soudage, obtenir le premier point de fixation provisoire pour la liaison du tube. Puis, on fait tourner ensemble le tube et la bride pour effectuer un deuxième ou encore un troisième point de fixation provisoire. Ceci peut par exemple steffectuer au moyen du mandrin de serrage. Après avoir fixe provisoirement la bride sur le tube, on desserre le mandrin de serrage et la bride est alors portée par le tube que lIOn fait alors tourner pour le processus de soudage proprement dit, autour de son axe longitudinal, suivant la vitesse de soudage. Comme déjà mentionné précédemment, il est possible avec un mandrin de serrage conforme à l'invention de relier entre eux des brides et des tubes de différents diamètres. le mandrin de serrage conforme à I1 exemple d'exécution est approprié pour les tubes ayant un diamètre nominal NW de 25-250 mm. Décisif pour une liaison exacte par soudage entre la bride et le tube est le décalage dénommé "R" mesure qui indique de combien de millimètres, -la bride 12 s'avance par rapport au tube 13 (voir à ce sujet les figures 6 et 7). Ce décalage "R" est nécessaire pour déposer un cordon "S" intérieur de soudure lors du soudage ultérieur entre bride et tube. Chaque fois, suivant la taille du tube, se présente un autre décalage "R", comme ceci se concrétise dans le tableau sui- vant sous forme d'exemple d'exécution. Tube I)écalage Mesure Â Diamètre Nominal R (mm) (mm) 25-40 5 2 50-100 6 3 100-250 7 4 Ce décalage "R" se règle automatiquement sur la base des rampes 62 lors du pivotement des mors de serrage 18 de l'intérieur et de l'extérieur, puisque ceux-ci (18) s'appuient effectivement en permanence par leur face arrière 64 contre les rampes 62 et, par ce moyen, sont tirés vers l'extérieur pendant leur mouvement de pivotement en agissant contre l'action des ressorts 68 de la figure 1 vers la droite, donc vers l'extérieur du corps du mandrin de serrage. Nuis comme la bride 12 s'appuie en permanence contre les traverses 22 du mandrin de serrage et qu'en outre le tube 13 s appuie alors par sa face frontale 78 contre les mors de serrage, la distance entre les traverses 22 et la face frontale 78 s'accroit donc ainsi. Nuis cette distance n'est pas autre chose que le dé lage "R" des figures 6 et 7. La figure 6 montre schématiquement la position des mors de serrage dans le cas du soudage d'un tube d'un diamètre nominal de 40 mm, d'oh résulte entre bride et tube un décalage "R" de 5 millimètres. La cote "A" montre la distance du mors de serrage 18 de la face frontale 11 du mandrin de serrage et correspond dans l'exemple d'exécution à 2 millimètres. La figure 7 montre par contre la position des mors de serrage pour un tube d'un diamètre nominal de 150 mm. Dans ce cas, le décalage "R" se monte alors à sept millimètres. On voit en outre que par comparaison avec la figure 6, le mors de serrage 18 est sorti, par le moyen de la rampe 62, encore plus en dehors du corps de mandrin de serrage 34, soit de 2 millimètres en plus. E, conséquence la cote "A" est maintenant de 4 millimètres. Â laide du mandrin de serrage conforme à l'invention, il est -comme mentionnépossible d'une façon avantageuse de disposer rapidement et avant tout automatiquement des brides sur des tubes de différents diamètres nominaux, sans que cela ne nécessite un changement dséquipe- ment du mandrin de serrage, ce qui réclame du temps, puisque ctest de soi-mEme que l'on obtient chaque fois le décalage correct "R" par le moyen du mandrin de serrage pendant le processus de bridage. Le mandrin de serrage conforme à l'invention a été décrit ci-dessus en relation avec une machine à souder. Il est bien ci- tendu, et cela se trouve dans le cadre de l'invention, qu'un tel mandrin de serrage peut trouver l'utilisation partout oh on doit serrer rapidement et avec sécurité des pièces à usiner de diffé- rentes tailles, comme c est par exemple généralement le cas sur les tours parallèles, des aléseuses, des fraiseuses, les raboteu- ses, donc sur les machines d'usinage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Mandrin de serrage, notassent pour une machine à pour recevoir une bride pendant un processas de soudage, avec des mors de serrage disposés de façon mobile sur le vérin de serrage, mors entre lesquels on tient la bride, mandrin caractérisé en ce que les mors de serrage (18) sont reliés avec une garniture (28), qui peut tourner autour de son axe longituninal (38), et à l'in- térieur d'un domaine angulaire défini, par l'intermédiaire d'un élément de manoeuvre (42). 20) Mandrin de Serrage suivant la revendication 1, carac- térisé a ce que les mors de serrage (18) sont disposés avec possibilité de pivotement dans le corps (34) du mandrin de serrage au moyen de tourillons (16) et que du côté de ce tourillon (16) opposé à chaque mors de serrage (18) est disposé un pignon (24) qui engrène avec la garniture (28). D ) Mandrin de serrage suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'axe de rotation (40) du mandrin de serrage (10) et l'axe longitudinal (38) de la garniture (28) soat en 4o) Mandrin de serrage suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que au mors de serrage (18) est attribuée chaque fois une rampe (62) fixée sur la face frontale (11) du corps (34) du mandrin de serrage. 5 ) Mandrin de serrage suivant l'une quelconque dications t k 4, caractérisé en ce que la rampe (62) est prévue k l'intérieur de la zone de pivotement d'un mors de serrage (18). 60) ondin de serrage suivant I 'une quelconque des reven- dications 1 k 5, caractérisé en ce que l'extrémité extérieure éloi- gnée de l'axe longitudinal (38) de la rampe (62) dépasse de la sur- face frontale (11) du corps (34) du mandrin de serrage d'une valeur (A) prescrite de plus que ne fait l'extrémité intérieure de la rampe (62). 70) Mandrin de serrage suivant l'une quelconque des reven- dictions t à 6, caractérisé en oe que les mors de serrage (18) s'appuient en permanence contre les rampes (62). 80) Mandrin de serrage suivant l'une quelconque des revendications 1 k 7, caractérisé en ce que les mors de serrage (18) sont disposés avec possibilité de déplacement axial dans le corps du mandrin de serrage (34) et s'appuient au moyen d'un ressort de pression (68) contre les rampes (62). 90) Mandrin de serrage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que dans le corps (34) du mandrin de serrage est dispose au moins un élément de manoeuvre (40) pour le déplacement de la garniture (28) dans son mouvement de rotation. 100) Mandrin de serrage suivant L'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que conne élément de manoeuvre pour la manchette (28) est prévu un vérin de serrage (40). 110) Mandrin de serrage suivant l'une quelconque des resen- dications 1 à 10, caractérisé en ce que le vérin de serrage (40) est maintenu dans sa position de repos par un ressort (52) et que dans cette position les mors de serrage (18) sont également prévus dans leur position de repos. 120) Nandrin de serrage suivant une quelconque des reven- dictions 1 à 11, caractérisé en ce que dans le vérin de serrage (40) est disposée une crémaillàre (42) qui peut coulisser en allant contre l'action du ressort (52) et que cette crémaillère (42) = grène avec la garniture (28).' 130) Mandrin de serrage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la crémaillère (42) est disposée dans un guide (48) et que ce guide (48) est conçu pour coulisser sous action hydraulique. 140) Mandrin de serrage suivant l'une quelconque des reven, dications 1 à 13, caractérisé en ce que dans le corps (34) du dans drin de serrage sont dispos6s deux vérins de serrage (40), qui Ber- vent en commun à la manoeuvre de la garniture (28) . 150) Mandrin de serrage suivant l'une quelconque des revendications I à 14, caractérisé en ce que dans un des mors de see (18) est prévu un palpeur de commande (72).'