Brevet FR2453712A1 — publié le 19801107

La présente invention concerne une machine pour effectuer des travaux de décapage au sable sur n'importe quel type de surface, comme tôles d'acier, charpentes composées en acier et autres surfaces de toutes natures, par projection libre de matière abrasive au moyen d'une turbine centrifuge. Elle concerne plus particulièrement une machine qui peF met d'effectuer le nettoyage d'une charpente en acier par décapage au sable commandé à distance par lwopérateur. Comme on le sait, tous les matériaux communément utilises dans la construction d'installations sont sujets à des phénomènes d'oxydation, de corrosion ou de dégradation générale; notamment l'acier, qui est le matériau le plus largement employé dans le secteur industriel, nécessite un maximum de protection. On obtient une protection adéquate en applicant à l'acier des couches de peinture protectrices. Toutefois, avant cette application, la surface de l'acier doit être soigneusement préparée. Par l'expression "préparation" de surfaces en acier à la protection contre la corrosion, on entend désigner d'une manière très générale le traitement de nature mécanique qui vise à é- liminer du support les substances étrangères qui peuvent empêcher un contact intime entre la surface à protéger et la couche protectrice et à créer en même temps la rugosité de surface qui doit favoriser l'accrochage de la dite couche. La préparation de la surface est indubitablement l'opération qui revêt la plus grande importance dans le traitement contre la corrosion, car elleaune influence déterminante sur le résultat final. Les procédés de nature mécanique se subdivisent en: - nettoyage avec des systèmes manuels, - nettoyage avec des systèmes mécaniques, à percussion et gratta ge, - opérations de décapage au sable. Parmi ces dernières, on peut distinguer le décapage au sable pneumatique et le décapage au sable mécanique centrifuge. Le décapage au sable pneumatique s'effectue sur des surfaces de toutes natures et de toutes dimensions et il a lieu au moyen d'un ajutage approprié manoeuvré par un opérateur convenablement protégé, qui dirige sur la surface à traiter le jet d'air sous forte pression qui projette la matière abrasive. Le décapage mécanique centrifuge s'effectue avec des machines automatiques qui, au moyen de turbines centrifuges ap propriées fixes, projettent l'abrasif sur la pièce à décaper pla cée dans une chambre de sablage délimitée. Ces machines sont conçues en fonction de la configuration des pièces à traiter et leur domaine d'emploi couvre notamment les profilés, les tôles et les petites pièces de forme complexe. Pour les grandes pièces complexes, on recourt encore au décapage au sable pneumatique manuel, dont le rendement est beaucoup plus faible que le décapage centrifuge et dont le coût est nettement supérieur. En effet, dans le décapage pneumatique au sable, le rapport entre lténergie consommée et la superficie décapée est très défavorable. Les inconvénients que présentent les procédés de décapage au sable connus à ce jour sont multiples; en effet, le sablage centrifuge à turbine permet d'obtenir des rendements éle vés, mais son application est limitée à des pièces bien déterminées. Par contre, le sablage pneumatique permet de décaper des pièces de forme complexe de n'importe quelles dimensions, mais avec un rendement très inférieur à celui du sablage par turbine. Son coût en énergie est très élevé, car l'air comprimé est fourni par des compresseurs d'une grande puissance. Un autre inconvénient du sablage pneumatique consiste en ce que l'opérateur est contraint de travailler dans des conditions pénibles, en ce qu' il est protégé par des masques qui limitent ses mouvements, en ce qu'il est contraint de respirer de l'air forcé, en ce qu'il est en contact avec des poussières d'oxydes métalliques et de matières siliceuses et en ce qu'il doit déplacer manuellement 1' ajutage de sablage pour diriger le jet sur la surface à décaper, ajutage qui n'est pas d'un maniement facile. La présente invention a donc pour objet de fournir une machine de décapage au sable exempte des inconvénients précités, permettant, par des moyens simples et économiques et par projection libre de matière abrasive, le décapage de pièces complexes de n'importe quelles dimensions, sans intervention manuelle directe de l'opérateur, mais avec commande à distance de la dite machine par ce dernier. A cet effet, la machine selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un chariot apte à effectuer un mouvement alternatif horizontal devant une pièce à décaper, ainsi que, sur le dit chariot, une colonne verticale portant un bras télescopique qui se déplace verticalement sur elle par un mouvement alternatif et qui se rétracte et se déploie par un mouvement alternatif transversal, à l'extrémité duquel est montée, au moyen d'un système à joint de Cardan, une turbine de projection de la matière abrasive, qui est inclinable par rapport aux coordonnées cartésiennes. Toutes les commandes des mouvements, du déplacement horizontal du chariot, de la montée verticale du bras portant la turbine et du déploiement de ce bras, sont inversibles. La machine est caractérisée en outre par un groupe d'alimentation en matière abrasive, qui comprend un dispositif collecteur pour le recyclage de la dite matière et une centrale, avec les dispositifs de commande et de contrôle, actionnée à distance, pour la translation dans un plan horizontal du chariot porte-colonne suivant une première direction, pour la translation verticale sur la dite colonne du bras transversal porte-turbine suivant une deuxième direction perpendiculaire à la première, poir le déploiement du dit bras transversal dans une troisième direction perpendiculaire à la première et à la deuxième, ainsi que pour les inclinaisons, suivant un angle conique réglable relativement aux coordonnées cartésiennes,de la turbine en fonction des travaux que I'opérateur désire effectuer. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette machine: Fig. 1 est une vue de côté, en élévation, d'une machine selon l'invention, avec la pièce en position de travail; Fig. 2 est une vue en projection horizontale de la dite machine, avec la pièce en position de travail; Fig. 3 est une vue de face, en élévation, de la même machine. On peut voir aux fig. 1 à 3, que la machine selon l'invention comporte un chariot i, déplaçable horizontalement, suivant un mouvement alternatif, dans une première direction indiquée par la flèche a (fig. 2), sur des glissières 2, par exemple au moyen d'un moteur 3, par l'intermédiaire d'un mécanisme à pignon et cre maillère. Sur le chariot 1 se dresse verticalement une colonne de support 4, sur laquelle est monté un bras transversal 5. Le bras 5 est déplaçable, suivant un mouvement alternatif, dans une deuxième direction perpendiculaire à la première et indiquée par la flèche d, dans des glissières appropriées sur la colonne 4, au moyen d'un moteur 6, par l'intermédiaire d'un mé- canisme à chaîne et à roue dentée. Le dit bras 5 se déploie et se rétracte, par un mouvement transversal alternatif respectivement au chariot porte-colonne 1, dans une troisième direction perpendiculaire à la première et à la deuxième et indiquée par la flèche c, au moyen d'un vérin hydraulique 7. A l'extrômitô du bras 5, accrochée à un système à joint de Cardan 8, se trouve une turbine 9 de projection de la matière abrasive, accouplée à un groupe moteur 10. La turbine 9 peut ê- tre inclinée par pivotement sur les axes du joint de Cardan 8, avec des déplacements contenus à l'intérieur d'un cône ayant un angle au sommet maximal de 900, les déplacements dans le plan horizontal étant indiqués par la flèche d (fig. 2) et commandés par un vérin hydraulique 11, tandis que les déplacements dans le plan vertical sont indiqués par la flèche e et commandés par le vérin hydraulique 12. La machine comporte en outre un groupe de vis d'Archimède mobiles 13 pour alimenter la turbine 9 en matière abrasive. Ces vis d'Archimède reçoivent la matière abrasive d'une trémie 14 et alimentent constamment, en se déplaçant à la manière des branches d'un compas, la turbine 9, à travers un tube extensible 15. Un dispositif 16, placé à l'extrômitô du tube 15 et à l'entre de la turbine 9, est muni d'une embouchure associée à une vanne à registre, qui permet d'interrompre et de doser 1' écoulement de la matière abrasive; il reçoit celle-ci et la dirige vers le centre de la turbine centrifuge. Comme on peut le voir à la fig. 2, la pièce à sabler 17 est est fixée sur un chariot approprié pour son déplacement devant la machine suivant une direction parallèle à la première, de sorte de sorte qu'elle peut être amenée sur la trajectoire de la matière abrasive projetée par la turbine 9. La matière abrasive projetée contre la surface de la pièce 17 s'écoule tout autour de celle-ci et est recueilli à travers un grillage 18, qui supporte l'ensemble de l'appareillage, dans une trémie 19, d'où, à l'aide d'une vis d'Archimède fixe 20 et d'un élévateur à godets 21i elle est recyclée dans la trémie 4. La référence 22 désigne une centrale de commande électrique et hydraulique placée à la base de la colonne verticale 4, qui reçoit lténergie d'un tableau électrique général 26 par un conducteur flexible spiralé 24. Une commande à boutons-poussoirs 23, reliée au tableau électrique général 26 par un second câble 25, sert à la manoeuvre à distance et permet à l'opérateur d' effectuer les divers déplacements et de faire exécuter a la machine et à la turbine les mouvements nécessaires au décapage de pièces complexes. La machine comporte en outre six interrupteurs de fin de course montés sur les organes en mouvement respectifs et qui ont pour fonction d'arrêter le déplacement horizontal du chariot 1, la montée verticale du bras 5, ainsi que le déplacement transversal de ce dernier. Le fonctionnement de la machine selon l'invention est simple et il est décrit brièvement ci-après: Comme il a été dit précédemment, le chariot I est de-- plaçable horizontalement, par un mouvement alternatif, tandis que la turbine 9 est pivotable, avec des inclinaisons de 45 , autour des coordonnées cartésiennes représentées par les axes du joint de Cardan 8, avec des mouvements verticaux sur la colonne 4 et transversaux au chariot 1, au moyen du bras extensible 5. L'opérateur, qui se trouve loin de la zone de sablage, derrière un écran protecteur transparent, commande tous les mouvements de la machine au moyen de la commande à boutons-poussoirs 23, qui envoie des impulsions de commande à travers le tableau électrique général 26 à la centrale électrique et hydraulique 22, mettant ainsi en action la machine à sabler. il commence par placer la machine devant la pièce à traiter, lance la turbine 9, qui commence à tourner à vide car le dispositif 16 est encore fermé et ne permet pas à la matière abrasive d'entrer dans ladite turbine. il met ensuite en action le système de récupération de la matière abrasive constitué par la vis d'Archimède 20, l'éléva- teur 21 et les vis d'Archimède mobiles 13, lesquelles amènent la dite matière jusqu'à l'orifice d'entrée du tube télescopique 15, à travers lequel elle arrive par gravité dans le dispositif à vanne 16, à l'entre de la turbine. A ce moment, I'opérateur envoie l'impulsion d'ouverture de la vanne, permettant à la matière abrasive de pénétrer par gravité au centre de la turbine centrifuge, qui, tournant à une vitesse élevée, la projettera par ses palettes contre la surface à traiter. Le travail de décapage est alors commencé. Pendant cette phase, l'opôrateur pourra conserver constamment un contrôle visuel de la manoeuvre qu'il est en train d' exécuter et de la surface en cours de sablage, à travers l'écran transparent. Au fur et à mesure que la surface est nettoyée, I'opérateur veille à bien suivre le profil de la pièce, en actionnant opportunément les boutons-poussoirs de la télé-commande 23, et déplace la turbine suivant les besoins, par exemple en 1' inclinant, en la relevant ou en l'abaissant, en la rapprochant ou en l'éloignant de la zone à sabler. Il peut, de toute façon, faire exécuter à la turbine tous les mouvements qu'il juge opportuns pour orienter la trajectoire de la matière abrasive dans la direction où elle vient frapper avec la plus grande efficacité la surface de la pièce à traiter. Les déplacements de la turbine commandés à distance par l'opérateur pourront avoir lieu sans interrompre l'alimentation en matière abrasive de la dite turbine, laquelle continuera à décaper la pièce placée en face d'elle. Ainsi, avec de simples impulsions envoyées à distance à partir de la télé-commande , l'opérateur met en marche la machine, la déplace, la dirige et la contrôle, obtenant un rendement de décapage élevé tout en restant loin de la zone de projection. L'alimentation en matière abrasive est maintenue constante automatiquement à tout moment et en chaque point au moyen du système de vis d'Archimède mobiles 13, qui, s'écartant à la manière des branches d'un compas, suivent le mouvement et les déplacements de la machine, étant reliées à elle par un système rigide constitué par le tube télescopique 15, dirigé dans ses déplacements par la turbine. Une fois terminée I'opération de décapage, il interrompt l'écoulement de la matière abrasive en envoyant depuis la commande 23 un ordre de fermeture de la vanne du dispositif 16, après quoi la turbine projettera le reste de matière abrasive et l'on pourra arrêter aussi le système de vis d' Archimèdes et l'élévateur à godets de l'alimentation en matière abrasive. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la forme d'exécution qui vient d'être décrite à titre d'exemple seulement; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. - REVENDICATIONS l.- Machine de décapage au sable par lancement libre de matière abrasive au moyen d'une turbine, commandée à distance, pour le décapage de pièces de grandes dimensions, caractérisée en ce qu'elle comporte un chariot apte à se déplacer dans un plan horizontal suivant une première direction, devant la pièce à traiter, ainsi que, sur le dit chariot, une colonne supportant un bras porte-turbine, dans laquelle le dit bras est déplaçable verticalement suivant une deuxième direction perpendiculaire à la première, tandis que la turbine est déplaçable, par l'intermédiaire du dit bras, qui est extensible, suivant une troisième direction perpendiculaire à la fois à la première et à la deuxième et peut osciller en décrivant un angle conique, avec des inclinaisons réglables par rapport aux coordonnées cartésiennes, autour d'un joint de Cardan, des moyens d'actionnement respectifs pour le déplacement horizontal du chariot, pour le déplacement vertical du bras porte-turbine, pour le déploiement transversal de ce bras extensible, ainsi que pour les mouvements dorienta- tion de la turbine, les dits moyens d'actionnement ôtant réversibles dans le sens de leur action, et un groupe pour l'alimentation de la turbine en matière abrasive, le dit groupe d'alimenta- tion comprenant un dispositif collecteur et de recyclage de la dite matière, ainsi que des moyens de commande et de contrôle à distance pour le déplacement du chariot dans le plan horizontal, celui du bras porte-turbine vers le haut et vers le bas dans un plan vertical, et celui de la turbine dans la direction transversale et pour l'incliner relativement aux coordonnées cartésiennes. 2.- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le décapage s'effectue par projection. libre de matière abrasive au moyen d'une turbine centrifuge mobile. 3. - Machine selon la revendication l ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'à la colonne mobile est incorporée une centrale électrique et hydraulique de commande des moyens d' actionnement, qui se déplace en même temps que la dite colonne sur le chariot mobile, et en ce que l'alimentation en énergie de cette centrale s'effectue par l'intermédiaire d'un câble souble spiralé. 4.- Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que tous les moyens d'actionnement se déplacent en suivant les mouvements des organes qu'ils actionnent ces groupes étant accouplés par des liaisons fixes aux organes respectifs en mouvement. 5.- Machine selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un groupe de vis d'Archimède mobiles, qui s'écartent pour se déployer et se referment comme les branches d'un compas, déplacées par la turbine mobile elle-même, et qui alimentent la turbine avec un flux constant de matière abrasive, quelle que soit l'endroit où elle travaille. 6.- Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un bloc de télé- commande à boutons-poussoirs qui permet à l'opérateur d1envoyer des impulsions de commande aux groupes d'actionnement installés sur la machine1 ainsi que de contrôler constamment toutes les o opérations effectuées par cette dernière, tout en restant éloigné de la zone de sablage.