Brevet FR2433987A1 — publié le 19800321

L'invention concerne un appareil pour former des tuyaux spiralés à partir de métal en bande ou en plaque, lequel comporte une unité de courbage fonctionnant sur le principe des machines à rouler les plaques du type à trois galets, et une unité extérieure de calibrage. Les unités de mise en forme des tuyaux, dans les équi- pements utilisés pour fabriquer des tuyaux soudés spiralés, comportent généralement des unités de courbage et de calibrage. L'unité de courbage du type à galets comporte, pour les équipements connus, trois galets de mise en forme ou groupes de galets, l'un d'entre eux étant disposé à l'intérieur, et les deux autres, à l'extérieur du tuyau. Le chassis de calibrage, dans l'unité de calibrage, comporte des galets ajustables qui donnent au tuyau ses dimensions définitives. Le chassis de calibrage peut se trouver à l'intérieur du tuyau (voir par exemple le brevet GFR nO 2053266) ou à l'extérieur, autour de l'enveloppe du tuyau (voir par exemple les brevetsisuisses nO 407 016 et 441 200). L'ajustement du système de mise en forme pouvant se modifier au cours de la mise en forme, les équipements récents se sont développés de telle sorte que les galets puissent être rapidement remis en place tant dans l'unité de mise en forme que dans l'unité de calibrage. Un tel équipement est, par exemple, décrit dans le brevet GFR nO 1 752 513. Les galets du chassis de calibrage de cet équipement se déplacent sur des glissières qui sont fixées en position appropriée par des arbres d'entrainement synchronisés. La chaine d'entrainement des arbres d'entrainement est raccordée au dispositif provoquant le mouvement vertical du chassis de calibrage. Dans la fabrication des tuyaux soudés spiralés, il est fondamental que la mise en forme de la bande se fasse par déformation souple, de manière que la bande enroulée par courbage puisse prendre le diamètre requis, sans soudage si possible. De cette manière, on élite les tensions internes dans l'enveloppe du tuyau, lesquelles réduisent la capacité de charge du tuyau spiralé dans une grande mesure. La présence de ces tensions internes peut etre mise en évidence en fendant le tuyau soudé qui, alors, s'ouvre ou se referme. La qualité et les dimensions de la plaque utilisée pour fabriquer les tuyaux pouvant varier, il est nécessaire d'introduire des corrections dans le processus de mise en forme, afin que cette mise en forme puisse se faire pratiquement pardéformation plastique pour obtenir des tuyaux de dimensions constantes. Pour cette raison, tant les galets de l'unité de mise en forme que de l'unité de calibrage doivent être perfectionnés pour qu'il soit possible, en cours de fonctionnement, de les ajuster continuellement et séparément. L'équipement décrit dans le brevet nO 1 752 513 précité ne permet pas ces ajustements en cours de fonctionnement. Un autre désavantage est que l'intervention dépend du jugement subjectif et de la pratique de l'utilisateur; et c1 est là un inconvénient en fabrication de série. L'invention a pour objectif la réalisation d'un appareil éliminant les désavantages mentionnés, dans lequel sont enregistrés en permanence les besoins d'ajustement des galets des unités de mise en forme et de calibrage, l'intervention étant alors automatique. L'appareil conforme à l'invention comporte un capteur entre le dernier galet de calibrage et l'équipement de soudage, ce capteur portant sur l'enveloppe du tuyau formé et étant accouplé au dispositif d'entrainement de l'unité de mise en forme par l'intermédiaire de l'instrument indicateur, ou cercle de contrôle. Les glissières des galets de calibrage, dans l'unité de calibrage, sont disposées radialement dans le chassis de calibrage et sont accouplées au dispositif de réglage par l'intermédiaire d'une chaîne d'entrainement qui comporte des arbres disposés tangentiellement dans le chassis de calibrage, des ensembles à pignons d'angle aux extrémités de ces arbres et de rouleaux dentés accouplés avec des arbres disposés radialement. Les glissières sont entrainées à l'aide de tiges filetées radialement.Les glissières sont entrainées à l'aide de tiges filetées parallèles à la direction de leur mouvement et montées symétriquement le long de leurs deux côtés parallèles à la direction de leur mouvement; ces tiges filetées sont accouplées aux rouleaux dentés de la chaine d'entraînement, par des roues dentées sur le même axe, et sont guidées dans des écrous de tige fixés sur le chassis de calibrage. La chaine d'entrainement accouplant les tiges filetées disposées sur les côtés des glissières comporte les roues dentées accouplées aux tiges, deux paires de pignons d'angle avec deux pignons accouplés par l'intermédiaire d'un arbre latéral perpendiculaire à la direction du mouvement de la glissière et deux pignons accouplés aux roues dentées précitées par l'intermédiaire de roues dentées internes. Un élément de débrayage, sous forme d'un engrenage coulissant, est monté dans la chaine d'entratnement, entre les glissières et le chassis de calibrage. L'équipement réalisé est de dimensions relativement faibles et permet un ajustement rapide et précis 'de l'unité de calibrage. L'ajustement des glissières, dans le chassis de calibrage, se fait de façon uniforme, et-toute contrainte est éliminée par la présence des deux tiges d'entraînement filetées parallèles. L'invention sera maintenant décrite en se reportant aux dessins annexés qui représentent: - figure 1, une vue en coupe transversale de l'appareil conforme à l'invention, - figure 2, une vue en coupe longitudinale de l'unité de mise en forme, - figure 3, une vue en coupe longitudinale de l'unité de calibrage. L'appareil représenté figure 1 constitue les unités de mise en forme et de calibrage d'une machine à former des tubes soudés. La ligne centrale de la plaque circulant sur le chemin de préparation de bande reste fixe quelle que soit la largeur de la bande, et les variations de la largeur de bande sont compensées en ajustant les unités de la machine latéralement et symétriquement par rapport à cette ligne centrale. Les glissières de base 2 et 3 se déplacent sur des guides du corps de base 1 de l'équipement; elles doivent etre ajustées lorsque la plaque est ajustée en largeur dans la position fixée par les bords de plaque à souder. La glissière de base 2 de l'unité de mise en forme est ajustée à l'aide du dispositif de réglage 4 (figure 2). Le dis positif de réglage 4 déplace la glissière de base 2 par l'intermédiaire de la tige filetée 6 et de l'écrou 7, comme représenté figure 2. La tige filetée 6 est montée dans le corps de base 1, et l'écrou de tige 7 est fixé sur la glissière de base 2. La glissière de base 3 de l'unité de calibrage est déplacée par-le dispositif de réglage 5 (figure 1 > par l'intermédiaire de la roue dentée 8 et de la crémaillère 9 montée sur le corps de base 1. L'unité de mise en forme représentée figures 1 et 2 comporte des galets de mise en forme 10, 11 et 12. Les galets de mise en forme 10 sont solidaires d'une platine 18 et sont ajustables en groupe dans la direction de circulation de la plaque. La platine 18 est déplaçable verticalement dans le guide de la glissière 19. La glissière 19 est déplaçable sur une longueur supérieure à l'écartement des galets, dans la direction axiale du tuyau, à l'aide d'une tige filetée 20 et de l'écrou-de tige 21 fixé sur la glissière 19. La platine 18 est entrainée verticalement par le dispositif de réglage 22. L'arbre 13 de ce dispositif, par l'intermédiaire des joints de Cardan 24 et du manchon 25, entraine les éléments filetés 26 montés dans la glissière 19. Les roues associées aux dispositifs filetés 26 entrainent les tiges filetées 27 qui abaissent ou soulèvent la platine 18, par l'intermédiaire des écrous de tige 28 fixés sur cette plat-ine. Des mécanismes identiques entrainent la platine 29 portant les galets 12 dans les guides de la glissière latérale 30. La glissière latérale 30 se déplace sur le guide de la glissière 31 par l'intermédiaire des écrous de tige 34 qu'elle porte et des tiges filetées 32 montées dans la glissière 31. Des roues filetées 35 sont fixées sur les tiges filetées 32. Les éléments filetés 36 sont accouplés, assurant la rotation en synchronisme des tiges filetées 32. La portée de courbage de l'unité de mise en forme à trois galets peut etre réduite ou accrue par modification de la position de la glissière latérale 30. La mise en position est facilitée par l'échelle 33. Les galets de mise en forme 11 sont montés en groupe dans la console 37. La hauteur des galets de mise en forme l1 n'est pas ajustable, leur partie la plus basse détermine la position de la surface intérieure d'enveloppe du tuyau fabriqué. Les différentes épaisseurs de plaque et les différents rayons de courbure caractérisant les tuyaux de diamètres différents à fabriquer sont pris en compte par ajustement en hauteur des galets de mise en forme 10 et 12. Les positions des galets de mise en forme 10 et 12, donc le diamètre du tuyau à former, peuvent être modifiés à tout moment très souplement, sans arrêter la procédure de production. L'équipement conforme à l'invention comporte une unité de détection 69 visible figure 1. Le capteur de cette unité porte sur l'enveloppe du tuyau formé dans l'unité de mise en forme. Si des variations dans l'équilibrage des contraintes internes se traduisent par un accroissement du diamètre, le capteur décèle un bombement d'ovalisation, et si le diamètre tend à diminuer, le capteur se déplace dans le sens opposé, en raison du déplacement de l'axe du tuyau dans la direction de circulation de la plaque. Ce mouvement entraine en rotation le dispositif de réglage 22 de l'unité de mise en forme, par l'intermédiaire du cercle de controle et dans la direction appropriée, ce qui modifie la position des galets de mise en forme 12 et rétablit 1' équilibre. L'unité de calibrage est montée sur la glissière de base 3. Elle comporte deux colonnes avec des guides verticaux 38. Sur ces guides, le chassis de calibrage 39 est déplaçable verticalement. Ce chassis comporte, à sa partie supérieure, un écrou de tige 42 monté sur une tige filetée 41, laquelle est fixée à la poutre 40 d'accouplement des colonnes 38. Le chassis de calibrage 39 est donc suspendu à la poutre 40 par accouplement tige-écrou, de sorte que, par rotation de l'écrou, on modifie la hauteur du chassis de calibrage. On a dit précédemment que la partie la plus basse des galets de mise en forme 11 détermine la position de la surface intérieure d'enveloppe du tuyau fabriqué; par suite, la position du chassis de calibrage 39 doit être fixée, par rapport au plan de référence défini par les galets 11, en fonction de l'épaisseur de paroi du tube. On considérera que le diamètre extérieur de tuyau, fixé par les galets de calibrage 13 à 17, n'est pas modifié, mais que l'épaisseur de paroi du tuyau augmente; le chassis de calibrage 39 doit alors être déplacé vers le bas d'une valeur correspondant à l'augmentation; il doit être déplacé vers le haut dans le cas d'une réduction d'épaisseur de paroi. Par ailleurs, si le diamètre du tuyau augmente pour une même épaisseur de paroi, la position de la ligne centrale est modifiée en fonction de l'accroissement du rayon intérieur du tuyau, et le chassis de calibrage 39 est élevé sur la valeur de cet accroissement, puisque les galets de calibrage 13 à 17 sont placés concentriquement autour du centre de la structure du chassis de calibrage 39. La lecture de l'épaisseur de plaque peut se faire sur l'échelle 51. L'échelle 51, accouplée à l'indicateur d'épaisseur de plaque, est ajustée sur la valeur d'échelle à l'aide du dispositif de réglage 53 calibré en diamètre. La valeur du diamètre ajusté peut être obtenue à l'aide de l'index 54 fixé sur le chassis de calibrage, ou à l'aide de l'index 68 de 1 'é- chelle 67. Le chassis de calibrage 39 est déplacé par le dispositif de réglage43. La chaîne cinématique est débrayable au moyen de l'engrenage coulissant 44 qui constitue un embrayage. Le dispositif de réglage 43 entraîne l'arbre 46 avec l'engrenage coulissant 45 qui constitue également l'embrayage, et l'arbre 46 entraine à son tour l'arbre 48 par l'intermédiaire de l'organe fileté 47. Les arbres 48 par des ensembles à pignons d'angle 49, ce qui assure l'entraînement synchronisé des rouleaux dentés 50. Lorsque l'épaisseur. de plaque est ajustée sur 1 'é- chelle 51, on débraye l'engrenage coulissant 45. I1 est ainsi possible de modifier en hauteur le chassis de calibrage 39, sans que les galets de calibrage 13 à 17 soient amenés en une position adaptée à un diamètre différent. Le mouvement des glissières 64 en direction radiale, dans le chassis de calibrage 39, se fait par les rouleaux dentés 50 montés dans des boîtes latérales et accouplés les uns aux autres. On a représenté en coupe figure 3 les glissières 64. Lorsque les dimensions varient, les mouvements des glissières sont synchronisés, et ces glissières gardent leur position sans fixation lorsque la variation en dimension requise est obtenue. En ce qui concerne l'ajustement radial, la tige filetée constitue le moyen le plus approprié, puisqu'elle reste dans la position requise lorsqu'on arrête le dispositif de réglage. On utilise deux tiges filetées 57a, 57b pour entrainer chaque glissière 64 pour assurer un mouvement sans contraintes et sans risque de basculement. Les galets de calibrage 13 à 17 sont disposés selon un arc comme représenté figure 1. Dans la direction perpendiculaire au plan de la figure 1, les galets de calibrage sont alignés parallèlement sur des poutres 55, comme on peut le voir figure 3. Les galets de calibrage portent donc sur l'enveloppe du tuyau formé le long de lignes parallèles à l'axe de ce tuyau. Les arbres 48 sont montés sur un côté du chassis de calibrage 39; ils constituent des éléments de la chaine d'entraînement accouplée au dispositif de réglage 43. Ils sont accouplés l'un à l'autre par l'intermédiaire des ensembles à pignons d'angle 49 et sont également accouplés aux rouleaux dentés 50 disposés le long des glissières 64. Les éléments de la chaîne d'entraînement qui assure le mouvement de la glissière 64 sont montés à l'intérieur de cette glissière. La roue dentée 56 est accouplée au rouleau denté 50 et est montée sur le même axe que l'écrou de tige 66a; cette roue-dentée est également accouplée aux deux pignons d'angle 59 par l'intermédiaire de la roue dentée 58. Une tige filetée 57a est guidée dans l'écrou de tige 66a, et l'accouplement est suffisamment rigide pour que, par rotation, elle entraîne le déplacement de la glissière 64 lorsqu'un mouvement de rotation est transmis du rouleau denté 50 à la roue dentée 56. Pour que l'ajustement soit sûr, une autre tige filetée 57b est montée de l'autre côté de la glissière 64 et est, de même, guidée dans un écrou de tige 66b fixé au chassis de calibrage 39.Le mouvement est transmis depuis le rouleau denté 50, par l'intermédiaire des roues den tées- 56 et 58, de la paire de pignons d'angle 59, de l'arbre de transmission 60, de la paire de pignons d'angle 61 et des roues dentées 62 et 65. On assure ainsi un mouvement synchronisé des deux tiges filetées 57a et 57b. C'est là une disposition qui est particulièrement appropriée à un équilibrage des charges. La chaîne d'entraînement et la structure sont considérablement simplifiées par cette disposition à tiges d'entratnement 57a et 57b, pour la glissière 64. L'équipement conforme à l'invention permet à l'unité de mise en forme de tuyau d'une machine à former des tuyaux soudés spiralés de fonctionner sur une très large gamme sans accrot- tre inconsidérément les dimensions du chassis de calibrage. On exige généralement d'un tel équipement d'être adapte à une gamme de diamètres entre 400 et 1600 mm. Avec les solutions traditionnelles, on arrive à des structures de dimensions disproportionnées et de poids excessif. Outre la réalisation d'un équipement simple et de dimensions raisonnables, l'invention permet donc de réduire les coûts de production. REVENDICATIONS 1) Appareil pour former des tubes spiralés à partir d'une plaque ou d'une bande en acier, comportant une unité de mise en forme avec galets de mise en forme dont certains sont fixés en hauteur et d'autres sont déplaçables verticalement et latéralement par rapport à l'axe du tuyau formé, et une unité de calibrage avec galets de calibrage montés sur des glissières qui -sont accouplées à un dispositif de réglage commun et disposées dans un chassis de calibrage ajustable le long de guides verticaux montés sur des colonnes, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de détection portant sur l'enveloppe du tube formé entre le dernier galet de calibrage et le dispositif de soudage, laquelle unité est accouplée au dispositif de réglage de l'unité de mise en forme par l'intermédiaire d'un indicateur ou organe de contrôle, les glissières portant les galets de calibrage étant disposées radialement dans le chassis de calibrage et accouplées au dispositif de réglage de l'unité de calibrage par l'intermédiaire d'une chaine d'entrainement, cette chaine d'entrainement se composant d'arbres tangentiels au chassis de calibrage, d'ensembles à pignons d'angle montés aux extrémités des arbres tangentiels, de rouleaux dentés et d'arbres radiaux accouplés par l'intermédiaire des ensembles à pignons d'angle, des tiges filetées étant symétriquement disposées sur les côtés des glissières, parallèlement à la direction du mouvement de ces dernières, lesquelles tiges sont guidées dans des écrous de tige fixés au chassis de calibrage et sont accouplées aux rouleaux dentés par une roue dentée, dans le même axe, d'accouplement à la chaîne d'entraînement. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne d'entraînement accouplant les tiges filetées se composent de roues dentées accouplées à ces tiges, de deux paires de pignons d'angle avec deux pignons accouplés par l'intermédiaire d'un arbre latéral perpendiculaire à la direction du mouvement de la glissière et de deux pignons accouplés aux roues dentées précitées par l'intermédiaire de roues dentées internes. 3) Appareil selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de débrayage monté dans la chaîne d'entraînement, entre le dispositif de réglage de l'unité de ca librage et les glissières du chassis de calibrage. 4) Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de débrayage est constitué par un engrenage coulissant.