Brevet FR2390234A1 — publié le 19781208

La présente invention concerne l'usinage des métaux par flamme de gaz et a plus précisément pour objet une machine de coupage à gaz des métaux. L'invention peut autre utilisée avec le plus de succès dans des entreprises métallurgiques lors de la production de grosses pièces d'acier coulées (d'une épaisseur de 900 à 2.000mu) pour la coupe des masselottes, des jets de coulée et pour la destruction des chutes métalliques. En Union Soviétique on utilise une machine de coupage à gaz des métaux, comportant une colonne tournante montée sur une plateforme automotrice et portant une traverse fixée en porteà-faux. A l'extrémité libre de la traverse est mont, avec possibilité de déplacement le long de cette dernièrewun chariot porte-chalumeau avec un dispositif de reproduction. le chalumeau est lié au chariot de manière à pouvoir se déplacer per pendiculairement à à de la traverse. Le chariot est déplacé le long de la traverse à l'aide d'une transmission par channe, les extrémités de cette channe étant fixées rigidement à l'embase du chariot, et d'une commande dont les pignons menant et mené sont montés aux extrémités de la traverse. Le déplacement du chalumeau perpendiculairement à l'axe de la traverse est effectué grâce à sa liaison rigide au chariot, qui est fixé sur la traverse se déplaçant le long de la colonne, vers le haut et vers le bas. De la sorte, cette machine connue assure les déplacements du chalumeau dans trois plans : déplacement perpendiculaire à l'axe de la traverse (montée-descente de la traverse avec le chalumeau), déplacement le long de la traverse (au cours de la coupe) et rotation dans un plan perpendiculaire à l'axe de la traverse (pour le réglage de l'angle de pénétration). Cependant; la machine connue en question ne permet pas de couper des ébauches disposées arbitrairement dans la zone de coupe du chalumeau, car la machine n'est pas dotée d'un mécanisme assurant le pivotement du chalumeau dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la traverse. En outre, la machine exclut la possibilité de couper des ébauches à section variable et ne donne pas la possibilité de modifier l'angle de pénétration au début de la coupe d'ébauches rectangulaires d'épaisseur allant Jusqu'à 2 000 mm, ce qui rend difficile la réalisation de la coupe et abaisse la qualité de la surface de coupe. On s'est proposé par conséquent de mettre au# point une machine pour le coupage des métaux au gaz, dans laquelle le chariot lié rigidement au chalumeau serait susceptible de déplacements spatiaux de manière à assurer la coupe d'ébauches rectangulaires de grandes sections occupant n'importe quelles positions dans l'espace. Ce problème est résolu gr ce à une machine de coupage à gaz des métaux, sur la plate-forme automotrice de laquelle est montée une colonne tournante portant une traverse fixée en porte-àfaux à l'extrémité libre de laquelle est monté un chariot portechalumeau pouvant se déplacer le long de la traverse et doté d'un dispositif de reproduction, ledit chalumeau ayant la possibilité de se déplacer perpendiculairement à l'axe de ladite traverse, ladite machine étant caractéris 3 suivant l'invention, en ce que le chariot est monté sur la traverse avec possibilité de rotation dans un plan perpendiculaire à l'axe de la traverse, et porte un bras rigidement fixé au chalumeau perpendiculairement à l'axe de la traverse et de manière à pouvoir pivoter dans un plan parallèle audit axe et se déplacer longitudinalement dans ce même plan. Ltemploi d'un chariot pouvant tourner dans un plan perpendiculaire à l'axe de la traverse permet d'assurer l'angle voulu dtinclinaison du chalumeau dans le même plan par rapport à l'axe vertical au cours de la coupe d'ébauches disposées arbitrairement dans la zone d'action du chalumeau. De la sorte, les pertes de temps pour le positionnement du chalumeau suivant une ligne de coupe déterminée sont considérablement réduites. Le bras rigidement lié au chalumeau et fixé sur le chariot avec possibilité de pivotement dans un plan parallèle à l'axe de la traverse confère au chalumeau une bonne manoeuvrabilité au cours de la coupe d'ébauches rectangulaires de grandes sections, gracie au positionnement du chalumeau sous l'angle voulu lors de la pénétration dans le métal au commencement de la coupe, ainsi qu'à sa sortie à la fin de la coupe, ce qui garantit une haute qualité de la surface de coupe, facilite le processus de coupe et diminue le temps technologique total de coupe. Grace à la combinaison des déplacements de travail de la plate-forie et du chariot de cette machine, on peut obtenir des trajectoires compliqués du mouvement du chalumeau, ce qui est très important pour le coupage de pièces suivant une ligne de coupe coipliquée. Il est rationnel de réaliser la rotation du chariot à l'aide d'un couple de pignons coniques, dont l'un est fixé d'une manière 5wmobile à l'eibase du chariot tandis que l'autre est lié à une coaande. Une telle réalisation du chariot permet de simplifier la construction du mécanisme de rotation du chariot et diminue son encombrement. Il est en outre utile de réaliser le pivotement du bras avec le chalumeau à partir d'une commande montée dans le corps du chariot et sur l'arbre de sortie de laquelle est fixé ledit bras, ce qui simplifie la construction du mécanisme de pivotement du chalumeau, diminue ses cotes d'encombrement et augmente la fiabilité de fonctionnement du mécanisme. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la descrip tion détaillée d'un exemple de réalisation concret mais non limitatif illustré par les-dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble schématique de la machine de coupage des métaux aux gaz, suivant l'invention; - la figure 2 représente la channe cinématique entre, d'une part, le chariot monté sur la traverse et d'autre part le bras et le chalumeau, suivant l'invention. il est donc proposé une machine de coupage à gaz des métaux, qui va autre considértici#à titre non limitatifebeat destinée à la coupe de lingots métalliques de grandes sections transversales, dont l'épaisseur atteint par exemple 2 000 mm et qui sont élaborés dans les installations de coulée continue ou semi-continue. La machine peut autre utilisée aussi Dour la coupe des masselottes de grandes pièces d'acier disposées arbitrairement dans la zone d'action du chalumeau. La machine comporte une plate-forme automotrice 1 (figure 1) exécutée sous forme d'un cadre soudé se déplaçant par l'intermédiaire de deux roues 2 suivant un monorail 3. Sur la plate-forme 1 est montée une commande assurant le déplacement de la machine le long de la zone i desservir, et qui se compose d'un moteur électrique 4 å courant continu et d'une boite à deux vitesses ou réducteur 5 pour le déplacement de travail et le déplacement accéléré de la plate-forme 1. Sur la plate-forme 1 est montée une colonne tournante 6 avec une conarde de rotation de celle-ci autour de son axe vertical, Cette commande est exécutée sous forme d'un réducteur à vis sans fin 7 à deux étages, actionné en rotation par un moteur asynchrone 8. La colonne tournante 6 possède une traverse 9 fixée en porte-à-faux et pouvant se déplacer le long de la colonne 6. A l'extréiité de la traverse 9 est fixé rigidement un support 10 qui est conjugué au corps mobile Il de la colonne 6. La liaison du support 10 avec le corps mobile Il est réalisée à l'aide d'une articulation 12 assurant l'inclinaison de la traverse 9 par rapport au plan horizontal, d'un axe mobile (non représenté) reliant le support 10 au corps mobile 11, et de l'axe mobile du support 10 (non représenté) se déplaçant dans une rainure radiale (non représentée) du corps nobile Il Le corps mobile Il de la colonne 6 est doté d'un mécanisme d'inclinaison du support 10 avec la traverse 9. Ce mécanisme est composé d'une vis 13 articulée sur le corps mobile Il et dotée d'un volant 14, et d'un écrou 15 rigidement solidaire du support 10. Pour faciliter l'inclinaison de la traverse 9, le méca- nique d'inclinaison est pourvu d'un vérin pneumatique (non représenté). Le déplacement de la traverse 9 conjointement avec le corps mobile 11, ainsi que le mouvement du support 10, le long de la colonne tournante 6 se font d l'aide d'une transmission par chaîne 16 dont les pignons 17 et 18 sont montés aux extrémités opposées de la colonne 6, et d'une commande de montée constituée par un réducteur 19 à vis sans fin, à deux étages, actionné par un moteur électrique 20 à courant continu. Un chariot 21 est monté sur l'extrémité libre de la traverse 9, avec possibilité de déplacement le long de celle-ci. Le déplacement du chariot 21 suivant la traverse 9 s'effectue à l'aide d'une transmission par chaîne 22 dont les pignons 23, 24 sont montés aux extrémités de la traverse 9, et d'une commande de déplacement du chariot 21, composée d'un réducteur à pignons cylindriques 25 et d'un moteur électrique 26 d courant continu, montés sur le support 10. Le chariot 21 porte un chalumeau 27 mobile longitudinalement dans un plan parallèle à l'axe de la traverse 9. Le déplacement du chalumeau 27 s'effectue -à l'aide d'un mécanisme d'entratnement 28 commandé par un dispositif d'asservissement 29, relié rigidement au chalumeau 27 et permettant de réaliser le déplacement doux du chalumeau avec maintien d'un Jeu prédéterminé entre le chalumeau 27 et l'ébauche d couper 30, ainsi que d'assurer, en fonction de la configuration de l'ébauche, les conditions technologiques et de vitesse optimales de la coupe. Le dispositif d'asservissement 29 est réalisé selon une conception connue en soi et permettant de suivre par "palpage" le contour de l'ébauche. Le dispositif fonctionne selon le schéma de l'algorithie d'asservissement suivant : chalumeau loin de la pièce , marche en avant; chalumeau près de la pièce = marche en arrière; présence du Jeu nécessaire = arrbt. La commande des aécanismes d'entraînement, lorsque le chalumeau contourne la pièce i couper, peut aussi etre réalisée à l'aide d'un dispositif de programmation. Suivant l'invention, le chariot 21 (figure 2) est monté sur la traverse avec possibilité de pivoter dans un plan perpendiculaire à l'axe de la traverse. Ceci se fait à l'aide d'un moteur électrique asynchrone 31 par l'intermédiaire d'un couple cylindrique démultiplicateur 32, d'un couple à vis sans fin 33 sur l'arbre de sortie 34 duquel il y a un couple cylindrique démultiplicateur 35 relié à un autre couple cylindrique démultiplicateur 36 dont l'arbre de sortie 37 porte un pignon conique 33 se trouvant en prise avec un autre pignon conique 39 solidaire, à son tour, de l'embase 40 du chariot 21. L'embase 40 est une pièce de forme tubulaire, à la surface intérieure de laquelle est fixée axialement une clavette 41 empêchant l'embase 40 du chariot 21 de tourner autour de la traverse 9. Le chariot 21 porte un bras 42 (figure 1) fixé perpendiculairement à l'axe de la traverse 9 de manière à pouvoir pivoter dans un plan parallèle à cet axe. Ledit pivotement se fait à l'aide d'un moteur électrique synchrone 43 par l'intermédiaire d'un réducteur comprenant un couple cylindrique démultiplicateur 44, un couple à vis sans fin 45 et de deux couples cylindriques démultiplicateurs 46 et 47. Le bras 42 est fixé sur l'arbre de sortie 48 du réducteur. En outre, le bras 42 est fixé sur le chariot 21 avec possibilité de déplacement longitudinal dans une direction transversale à l'axe de la traverse 9. Ce déplacement longitudinal est réalisé par un moteur électrique 49 à courant continu, placé sur le corps du bras 42 et relié à un couple vis-écrou 50, 51, dont l'écrou 51 est solidaire du chalumeau 27. Le chalumeau 27 est relié au bras 42. Cette liaison est assurée par deux étrier 52 montés sur le bras 42 et munis d'organes de serrage à vis (non représentés). La machine possède un palier d'opérateur 53 (figure 1) monté sur le corps mobile Il de la colonne 6. La commande des déplacements de la plate-forme, du palier avec la cabine, du chariot et du chalumeau, ainsi que du jet de coupe, est réalisée par ltopérateur à partir d'un pupitre de commande 54 placé sur un palier d'opérateur 53 et, dans certains cas, à partir d'un pupitre de commande transportable 55. La machine est alimentée en courant lectrique, en gaz combustible et en oxygène à partir d'un poste de distribution 56 par l'intermédiaire de tuyaux en caoutchouc 57 et de câbles électriques 58. Pour la fixation et le maintien de la colonne tournante 6 en position verticale, il est prévu une colonne d'appui 59 en forme de cadre, dans la partie inférieure de laquelle se trouve un bloc 60 de commande de la machine, tandis que sur sa face supérieure est monté un galet 61 se trouvant en prise avec un monorail 62 et prévenant le renversement de la colonne 59. La machine proposée de coupage à gaz des métaux fonctionne de la manière ci-après. Avant de ùettre en marche la machine, on vérifie d'après les indications des appareils de mesure correspondants la présence de gaz dans le poste de distribution 56, ainsi que sa pression. Ensuite le gaz est amené au chalumeau 27 par les tuyaux en caoutchouc en passant par le pupitre de commande 54. Le courant électrique est ensuite amené par le cible 58 au pupitre de commande 54 et au bloc de commande 60 pour entre réparti entre les moteurs électriques 4, 8, 20, 26, 28, 31, 43, 49.Ensuite, à partir du pupitre de commande 54, on oriente la machine par rapport å l'ébauche & couper 30 en mettant pour cela en marche le moteur électrique 4 qui met en mouvement les roues 2 de la plate-forme 1 par l'intermédiaire du réducteur 5. La machine se déplace ainsi sur le monorail 3. On fait tourner la colonne 6 à l'aide du moteur électrique 8 d'un angle assurant la ligne de coupe dans un plan parallèle à l'axe de la traverse. -A l'aide du moteur électrique 20, on fait déplacer la traverse 9 le long de la colonne 6 afin d'assurer une ligne de coupe déterminée en hauteur. En se servant du volant 14 on règle l'angle requis d'inclinaison de la traverse 9 par rapport å la ligne de coupe. Pour mettre en position initiale le chariot 21 avant le début de la coupe, on met en marche le moteur électrique 26 qui, par l'intermédiaire du réducteur 25 et de la transmission par chaîne 22, déplace le chariot 21. La rotation du chariot 21 porte-chalumeau 27 autour de l'axe de la traverse 9 dans le plan de coupe se fait à l'aide du moteur électrique 31 par l'intermédiaire du couple d'engrenages coniques 38, 39. Ensuite on amène le chalumeau 27 à la distance requise de l'ébauche 30 au moyen du moteur électrique 49, de la vis 50 et de l'écrou 51. On règle l'angle requis de pénétration du chalumeau 27 dans l'ébauche 30 en mettant en action le moteur électrique 43, le couple 44 de pignons cylindriques, le couple à vis sans fin 45, les couples cylindriques 46, 47 et l'arbre de sortie 48 auquel est fixé le bras 42. Une fois complétée la coupe suivant toute l'épaisseur de l'ébauche 30, on met en marche le moteur électrique 26 qui met en action le réducteur 25 sur l'arbre duquel est monté le pignon 24 imprimant un mouvement de translation à la chaîne 22 qui assure à son tour le déplacement du chariot 21 portant le bras 42 et le chalumeau 27 le long de la traverse 9. En cas de nécessité, on peut avancer le chalumeau 27 le long du bras 42 simultanément avec l'avancement du chariot 21, les axes du bras 42 et de la traverse 9 étant parallèles, ou bien avec l'avancement de la traverse 9 sur la colonne 6, les axes du bras 42 et de la colonne 6 étant parallèles. Le contournement d'une ébauche 30 de section variable par le cha plumeau 27 est réalisé à l'aide du dispositif d'asservissement 29 agissant sur l'inversion du moteur électrique 49 qui assure, d l'aide du couple vis-écrou 50, 51 lié au chalumeau 27, le jeu prescrit entre la surface frontale du bec du chalumeau 27 et l'ébauche 30. Une fois la coupe terminée on opère de la manière suivante on arrête le moteur électrique 26 qui, à l'aide du réducteur 25, des pignons 23, 24 et de la chaîne 22, transmettait au chariot 21, sur lequel sont fixés le bras 42 et le chalumeau 27, un mouvement de translation le long de l'axe de la traverse 9; on met en marche le moteur électrique 49, qui met en mouvement la vis 50 et l'écrou 51 solidaire du chalumeau 27, ce qui donne la possibilité d'éloigner le chalumeau 27 de l'ébauche à couper. La succession des opérations à exécuter pour l'amenée des gaz avant le commencement du fonctionnement de la machine et pour couper l'alimentation en gaz à la fin du processus de coupe est la même que dans les machines de coupage de métaux aux gaz de type similaire. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1.- Machine de coupage de métaux aux gaz, du type comportant une plate-forme automotrice sur laquelle est montée une colonne tournante portant une traverse fixée en porte-àfaux et à l'extrémité libre de laquelle est monté un chariot portant un chalumeau et un dispositif de reproduction et pouvant se déplacer le long de ladite traverse, ledit chalumeau étant mobile suivant une direction perpendiculaire à l'axe de la traverse, caractérisée en ce que le chariot est monté sur la traverse de manière à pouvoir tourner dans un plan perpendiculaire à l'axe de la traverse et porte un bras qui est fixé perpendiculairement à l'axe de la traverse et de manière i pouvoir pivoter dans un plan parallèle audit axe et se déplacer longitudinalement dans ce même plan, et dont est rigidement solidaire le chalumeau. 2.- Machine conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que, pour permettre la rotation du chariot, il est prévu un couple de pignons coniques dont l'un est fixé d'une manière immobile sur l'embase du chariot tandis que l'autre est relié à une commande. 3.- Machine conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le pivotement dudit bras avec ledit chalumeau est réalisé à l'aide d'une commande sur l'arbre de sortie de laquelle est fixé ledit bras. 4.- Machine conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le déplacement longitudinal du bras précité dans le plan parallèle à l'axe de la traverse est effectué à partir d'une commande exécutée sous forme d'un couple vis-écrou dont l'écrou est solidaire du chalumeau.