Brevet FR2477046A1 — publié le 19810904

La présente invention concerne un appareil de ma- nutention de pièces longues et en particulier de manipula- tion d'une tige pendant son forgeage. Jusqu'à présent, on a habituellement manipulé les tiges de pompage des puits de pétrole à la main au cours de leur forgeage. Cette opération impose un faible débit de production et présente un certain nombre de risques pour l'opérateur. On a mis au point des machines automatiques de manutention de pièces courtes, comme décrit-par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 2 796 616, con- cernant la fabrication des boulons. Cependant, on fabrique des tiges de pompage ayant des dimensions diverses et qui peuvent avoir une très grande longueur. L'un des problèmes posés par le forgeage des tiges de grande longueur est ce- lui de l'alignement axial de la tige sur les matrices de la machine de forgeage. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 089 361 et 2 997 725 décrivent des dispositifs auxi- liaires de manutention de tiges longues, en coopération avec une machine automatique classique de forgeage. De tel- les machines sont destinées à faire avancer successivement des pièces vers les matrices afin qu'un certain nombre de tiges setrouvent simultanément dans la machine. Un tel com- portement présente plusieurs restrictions indésirables. D'abord, les postes de forgeage doivent être régulièrement espacés les uns des autres. Ensuite, la pièce ne peut être traitée qu'une fois à chaque poste. Enfin, on ne sait pas faire tourner sur commande et avec précision les tiges lorsqu'elles se trouvent dans ces machines. - L'invention concerne un appareil de manutention de pièces longues, comprenant un table ayant un organe fixe de base et des or- ganes supérieur, médian et inférieur, empilés les uns sur les autres, au-dessus de la base et parallèlement à celle- ci, chacun des organes supérieur, médian et inférieur étant mobile suivant l'unede trois directions perpendiculaires les unes aux autres, deux des directions étant horizontales et l'autre verticale, les organes supérieur et médian étant chacun mobiles avec chacun des organes placés au-dessous, dans les directions de déplacement de ces organes, un berceau monté sur l'organe supérieur et des- tiné à porter la pièce longitudinalement, en position ho- rizontale, et des dispositifs destinés à déplacer chacun des organes supérieur, médian et inférieur dans la direction correspondante, chacun de ces dispositifs raccordant l'or- gane correspondant à l'organe qui se trouve au-dessous. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - les figures la, lb et lc représentent ensemble une vue en plan d'un appareil selon l'invention; - les figures 2a, -une élévation de l'appareil - la figure 3 est flèches 3 de la figure la; - la figure 4 est de la figure 2a - la figure 5 est de la figure 4; - la figure 6 est de la figure 2a - la figure 7 est de la figure 2a; - la figure 8 est ches 8 de la figure 2a; - la figure 9 est de fixation d'une pièce-sur 2b et 2c représentent ensemble des figures la, lb et lc; une vue de bout, suivant les une coupe suivant la ligne 4-4 une coupe suivant la ligne 5-5 une coupe suivant la ligne 6-6 une coupe suivant la ligne 7-7 une élévation suivant les flé- une élévation d'un dispositif un berceau de l'appareil; - la figure 10 est une coupe suivant la ligne -10 de la figure 9; et - la figure 11 est une vue schématique en plan d'un dispositif de déplacement de l'organe supérieur de la table de l'appareil. L'appareil représenté sur les figures la, lb, lc et 2a, 2b, 2c comporte un berceau comprenant plusieurs dis- ques circulaires 13 disposés verticalement. Des barres 14 d'entretoise (figures la à lc, 2a à 2c et 41 fixées aux dis- ques les raccordent sous forme d'un tout. Chaque disque a une fente 15 (figures 3 et 4), les fentes 15 étant alignêes afin qu'elles logent une longue pièce. Les fentes 15 sont formées radialement vers l'intérieur à partir d'un orifice périphérique des disques et jusqu'aux axes centraux de ceux-ci et au-delà. Les disques peuvent tourner autour de leur axe central, grâce à la présence de jeux de galets 17, 18 et 19 (figure 5) coopérant avec la partie inférieure des périphéries externes. Les fentes 15 ont des parois in- clinées 22, 24 (figure 3) qui facilitent l'enlèvement indi- viduel des pièces d'un râtelier 26 d'alimentation (figure 3) et le dépôt des pièces sur une rampe 28 de sortie (figure 3) Comme indiqué sur les figures la, 2a et 3, un dis- positif est avantageusement destiné à faire tourner les dis- ques comme un tout et comprend un pignon 30 fixé aux barres 14 d'entretoise, un pignon droit 32 et un moteur réversible 34. Le pignon 30 a une fente radiale qui coïncide avec la fente 15 afin qu'elle n'empêche pas le logement de la pièce. Le moteur 34 entraîne le pignon droit.32 par l'intermédiaire d'un réducteur 36 et d'un accouplement souple 38. Le moteur 34 est de préférence un moteur électrohydraulique à impul- sions commandé afin qu'il fasse tourner les disques à des positions angulaires précises. On peut aussi utiliser un autre appareil pour la rotation des disques, par exemple une croix de Malte ayant une fente correspondant à celle des disques, qui peut être fixéeaux barres d'entretoise. Des électro-aimants 40 sont destinés à fixer la pièce à la base des fentes 15-afin qu'elle soit entraînée en rotation avec précision, à la même position angulaire que les disques. Les électro-aimants 40 (figures la, 2a et 9) sont montés sur un socle 42 qui peut coulisser dans des guides longitudinaux 44, 46 (figure 10). Un vérin 48 à flui- de a une tige de piston fixée au socle 42. Lorsque le vé- rin 48 est alimenté, sa tige de piston exerce une force qui tend à maintenir le socle 42 contre une butée 50 placée à proximité de la machine de forgeage (non représentée). En un certain point au cours de l'opération de forgeage, la pièce est repoussée vers l'extérieur, comme indiqué par la flèche 52 (figure 9) avec une force suffisante pour que le socle 42 glisse dans les guides longitudinaux. Le glissement de la pièce sur le socle et les électro-aimants permettent l'enlèvement des bavures lorsque la pièce est repoussée dans les disques. - Les disques sont montés sur une table qui a un organe 52 de base (figures2a, 2b et 2c) de position fixe et des organes mobiles supérieur, médian et inférieur 54, 56 et 58. Chaque organe mobile est guidé par un jeu de rails monté sur l'organe qui se trouve juste au-dessous. L'organe supérieur 54 est mobile latéralement, dans la direction ho- rizontale 60 (figure la) et se déplace sur les rails 62, 64 (figure 2a) et 66, 68 (figure 2c) formés de cornières et montés à la face supérieure de l'organe médian 56 à proximité de ses extrémités, et sur des rails plats re- tournés 70 (figure 2a) et 72 (figure 2b). L'organe supé- rieur 54 a différents ensembles à galets correspon- dant aux rails. Les galets 74 et 76 (figure 6) des ensemr- bles correspondant aux voies formées par les cornières coopèrent avec les faces horizontales et verticales de ces cornières. Ce dessin de rail permet un déplacement coor- donné de l'organe supérieur 54 avec le déplacement longi- tudinal de l'organe médian 56 comme décrit dans la suite du présent mémoire. Ainsi, l'organe supérieur 54 peut être déplacé indépendamment en direction latérale mais aussi il peut se déplacer longitudinalement avec l'organe médian 56. Les rails retournés 70 sont destinés à stabiliserl'or- gane supérieur 54 et à régulariser son mouvement. L'organe médian 56, comme indiqué précédemment, est mobile alterna- tivement en direction longitudinale, dans la direction de la flèche 77 (figure 2a).. L'organe médian 56 se déplace sur deux rails 78 (figures2a et 7) et 79 (figure 7> for- més de cornières montées à la face supérieure de l'organe inférieur 58, à l'extrémité adjacente à la machine de for- geage,et une paire analogue de rails placée à l'autre extré- mité de l'organe inférieur (l'un est repéré par la référence sur la figure 2c). Les ensembles correspondants à galets sont montés sous l'organe médian 56, sur chaque rail, et ont chacun deux chariots 80, 81 (figures 2a, 2c) et deux autres chariots 82, 83 (figures 2a, 2c) ayant des galets roulant res- pectivement sur les faces horizontale et verticale.Enfin,l'organe infé- rieur 58 est guidé verticalement par des rails 84, 86 (figures la, 2a) et 88, 90 (figures la, 2c) qui lui sont fixés et qui en dé- passent vers le bas. Les ensembles correspondants à galets montés sur des plots verticaux fixés à la base 52 coopèrent avec chacun des rails. Chaque ensemble à galets comporte com- porte trois groupes de galets 91, 92, 93 et 94, 95, 96 (figures la et 2a) et 97, 98, 99 et 100, 101, 102 (figures lc et 2c), coopérant avec trois faces des montants des rails verticaux. Des dispositifs séparés sont destinés à déplacer chacun des organes supérieur, médian et inférieur de la table. Comme indiqué sur les figures la, lb, la, 8 et 11, le dispositif de déplacement de l'organe supérieur 54 en direction latérale comporte un câble 106 disposé entre des poulies 108, 109 (figure la), 110, 111 (figure 2a) et 113, 114, 115 et 116 (figure la) montées sur l'organe médian 56. Le câble 106 a une configuration en 8 formant une boucle fermée passant sur les poulies et formant deux parties de boucle. Les extrémités opposées des deux parties de boucle se déplacent dans le méme sens afin qu'elles provoquent le déplacement de l'organe supérieur 54 fixé par des pinces aux parties de boucle comme indiqué par les références 120 (figures lc, 2c) et 122 (figure la, 2a). La pince 122 a un boulon 124 (figure 8) et des plaques 126, 128 qui fi- xent le c&ble autour' d'un montant 130 qui dépasse sous l'organe supérieur 54. Un dispositif destiné à déplacer alternativement le c&ble 106 comprend un levier 132 (fi- gure la) fixé à une première extrémité du cable 106, et des vérins à double effet 134, 136 à fluide ayant chacun une tige de piston raccordée au levier 132. L'autre extré- mité du levier 132 tourillonne sur un axe 138 sur lequel est monté un disque 140. Ce dernier peut glisser dans des gorges encochées des barres 142 et 144 de guidage. Les vérins 134 et 136 peuvent être commandés indépendamment si bien que les quatre combinaisons possibles d'avance et de retrait des tiges de piston provoquent le déplacement de l'organe supé- rieur 54 vers quatre positions particulières. Les positions du levier sont indiquées schématiquement sur la figure il par les références 146, 148, 150 et 152. Le vérin 134 est articulé sur l'organe médian 56 afin qu'il ne puisse pas provoquer un coincement. Une barre 147 de retenue régula- rise le déplacement du levier 132 lorsqu'il coulisse et pi- vote. Le dispositif destiné à déplacer alternativement l'organe médian 56 en direction longitudinale comporte une crémaillère 154 (figures lb et 2b) fixée à l'organe médian 56, un pignon droit 156 et un moteur réversible 158. Ce dernier entraîne le pignon droit 156 par l'intermédiaire d'un réducteur 160 et d'un accouplement souple 162. Le moteur est encore de préférence un moteur électrohydrauli- que à impulsions comme indiqué précédemment. Un dispositif destiné à déplacer l'organe supérieur verticalement de façon alternative comprend des crémaillères 164, 166.(figures la, 2a) et 168, 170 (figures lc, 2c) dé- passant de l'organe inférieur 58. Des pignons droits 172, 174 (figure la) coopèrent avec les crémaillères 164 et 166 et sont montés sur un arbre 176 qui tourillonne dans des paliers 178, 180. De manière analogue, les pignons droits 182, 184 (figure lc) coopèrent avec des crémaillères 168, et sont montés sur un arbre 186 qui tourillonne dans des paliers 188, 190. Les arbres 176 et 186 sont entraînés par un moteur réversible 192 (figures la et 2a) par l'inter- médiaire de réducteurs 194, 196 raccordés par des accou- plements souples 197, 198. Le réducteur 196 est lui-même raccordé aux arbres 176, 186 par un accouplement souple , des arbres 202, 204, des accouplements souples 206, 208, 210 et 212 et un réducteur 213. Les arbres 202, 204 tourillonnent dans des paliers 214, 216, 218 et 220. Le moteur est encore de préférence un moteur électrohydrauli- que à impulsions comme décrit précédemment. L'appareil fonctionne de la manière suivante pen- dant le forgeage d'une tige de pompage d'un puits de pétro- le, dans une presse à plusieurs postes. D'abord, les dis- ques sont placés sous le râtelier 26 d'alimentation (fi- gure 3) par déplacement du levier 132 vers la position 152 (figure 11). Les disques sont alors-soulevés afin qu'ils viennent au contact d'une tige portée par les parties in- clinées 22 des fentes 15. Les disques tournent alors légè- rement afin que la tige roule dans les fentes et soit en- suite fixée par commande des électro-aimants 40. Les disques sont alors abaissés et déplacés latéralement vers une pre- mière position horizontale intermédiaire qui correspond à la position 150 du levier (figure 11). L'organe médian 56 de la table est alors déplacé longitudinalement et transporte l'organe supérieur 54 avec lui si bien que la tige se dépla- ce axialement en position dans le premier poste de matri- çage de la presse. Lorsque les matrices se sont fermées sur la tige au premier poste et lorsque la matrice mobile a été retirée, les disques sont déplacés latéralement vers la seconde position horizontale intermédiaire qui corres- pond à la position 148 du levier (figure 11), si bien que la tige se dégage des matrices et se trouve à distance de celles-ci. Les disques sont-alors abaissés et déplacés la- téralement à nouveau vers la première position horizontale intermédiaire afin que la tige occupe le second poste de matriçage. Cette séquence se répète afin que la tige soit mise en position à chacun des six postes. Comme indiqué pré- cédemment, la tige doit tourner entre deux traitements suc- cessifs assurés dans l'un des postes afin qu'elle forme un carré d'entraInement par une clé et entre deux des autres états pour l'estampage d'un repère d'identification. L'opé- ration est réalisée indépendamment des autres déplacements de l'appareil par rotation des disques lorsque la tige y est 24770,46 fixée sous l'action des forces des électro-aimants. Après la fin du forgeage, l'organe médian 56 est retiré longitudi- nalement et soulevé afin qu'il place la tige près de la ram- pe 28 de sortie (figure 3), les électro-aimants cessant alors d'être alimentés et les disques tournant afin que la tige roule sur la rampe. La totalité de cette séquence peut alors être répétée pour le forgeage d'une autre tige. L'appareil peut être commandé automatiquement afin que les opérations indiquées soient réalisées successivement. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de manutention de pièces longues, ca- ractérisé en ce qu'il comprend une table allongée ayant un organe fixe de base (52) et des organes mobiles supé- rieur, médian et inférieur (54, 56, 58) empilés les uns sur les autres au-dessus de l'organe (52) de base et pa- rallèlement les uns aux autres, chacun des organes supé- rieur, médian et inférieur (54, 56, 58) étant mobile dans l'une de trois directions perpendiculaires, chacun des or- ganes supérieur et médian (54, 56) étant mobile avec l'or- gane mobile ou les organes mobiles placés au-dessous, un berceau allongé (13, 14) monté sur l'organe supérieur (54) et destiné à supporter une pièce en position horizontale, et des dispositifs d'entraînement-destinés à déplacer cha- cun des organes supérieur, médian et inférieur (54, 56, 58) dans les directions correspondantes, chacun des dispositifs d'entraînement étant monté entre l'organe mobile correspon- dant et l'organe qui se trouve au-dessous. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'entraînement (30, 32, 34) destiné à faire tourner le berceau (13, 14) autour de son axe longitudinal. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque organe mobile (54, 56, 58) se déplace sur un jeu de rails (62, 78, 84) monté sur l'organe placé au-dessous (56, 58, 52). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement destiné à déplacer l'un au moins des organes mobiles (56, 58) comporte une crémaillère (154, 164), un pignon droit (156, 172) coopérant avec la crémaillère et un moteur ré- versible (156, 192) entraînant le pignon droit. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'entraîne- ment destiné à déplacer l'un des organes mobiles (54) en direction horizontale comporte un jeu de poulies (108 à 116), un câble (106) disposé entre les poulies et replié afin qu'il forme deux parties de boucle, des pinces (120, 122) mon- tées sur ledit organe (54) fixé aux parties de boucle, et un dispositif (132, 134, 136) destiné à déplacer le câble (106) de façon alternative sur les poulies. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif destiné à déplacer le câble comprend un levier pivotant (132) fixé au câble (106), et deux vé- rins à double effet (134, 136) à fluide ayant chacun une tige de piston fiixée-au levier (132), les tiges étant fixées à des emplacements distants, les vérins -(134, 136) pouvant être commandés indépendamment afin qu'ils déplacent le câble (106) et l'organe (54) qui y est fixé vers l'une quelconque de quatre positions spécifiées.