Brevet FR2516423A1 — publié le 19830520

La présente invention est relative à une machine à coupes évolutives, destinée à êtro utilisée sur des tubes pour en préparer les extrémités avant sondage. On sait qu'avant d'assembler par soudage deux ou plusieurs tubes, il est nécessaire dteffectuer sur 1 leurs extréfl mités ou sur les parties à assembler par soudage des coupes préliminaires dont le tracé correspond aux intersections gee- métriques des cylindres que détinissent ces tues, Par ailw leurs, on sait que pour assembler deux parois métalliques par soudage, il convient de pratiquer un chanfrein sur les surfaces en regard. Lorsqu'il s'agit de tubes métalliques, les chanfreins doivent être réalises le long du tracé des courbes d'intersections. On connaît de nombreuses machines utilisant le decoupage au chalumeau, qu'on utilise pour préparer deux tubes avant de les assembler par soudage. Ces machines connues présentent deux inconvénients principaux. D'une part, elles ne permettent de préparer que l'assemblage de deux tubes : on ne peut pas les utiliser Si ltassemblage doit réunir trois tubes ou davantage. D'autre part, ces machines sont réglées d'une façon bien définie, correspondant à deux tubes d'un type et d'un diamètre précis il n'est pas possible de modifier facilement leur réglage pour passer à des tubes d'un autre diamètre, La présente invention a pour but d'éviter ces incon- vénients en réalisant une machine dite a' coupes évolutives11 f c'est-à-dire dont le réglage puisse autre facilement modifié en fonction du type et du nombre des tubes a assembler.Cette machine permet également d'assembler un nombre variable de tubes en un même point, certains de ces tubes étant raccordés par leur extrémité, alors que d'autres les redoivent gar un soudage latéral. Une machine à coupes évolutives selon l'invention comprend un bâti horizontal rigide susceptible de recevoir un tube à découper, ce bâti comportant une tête de coupe à chalumeau solidaire d'une structure tournant autour de l'axe du tube, et elle est caractérisée en ce que, d'une part la structure tournante est formée par une couronne dentée munie en son centre d'une ouverture que traverse le tube à découper, la rotation de la couronne étant commandée par un moteur pas à-pas actionné à partir d'un calculateur électronique, alors que d'autre part la tette de coupe comporte des moyens commandés à partir du mme calculateur électronique, pour faire varier l'inclinaison du chalumeau de découpage par rapport à l'axe du tube, ainsi que la distance de ce chalumeau par rapport à cet axe, la tête de découpage étant enfin portée par des moyens permettant de la déplacer dans la direction de l'axe du tube, sous llaction d'au moins un moteur pas-à,pas commandé lui aussi par le calculateur électronique. En définitive, on voit qu'une machine selon l'invention se caractérise par-une structure tournante relativement légère, mobile longitudinalement et en rotation autour du tube fixe, les mouvements de cette structure ainsi que ceux du chalumeau sur la tête de découpe étant définis et synchronisés automatiquement par un calculateur électronique central. Ceci permet de prédéterminer non seulement le contour de la découpe, mais également en chacun de ses points, l'angle d'inclinaison du chanfrein de découpage. Par ailleurs, l'invention permet de réaliser ces opérations aussi bien sur le flanc latéral d'un tube qutà une de ses extrémités. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de 1' invention. - Figures 1 et 2 représentent des assemblages de tubes parmi ceux dont la machine selon l'invention permet d'effectuer la découpe préalable. - Figures 3 à 6 sont des vues en coupe illustrant diverses possibilités de la machine selon l'invention, en ce qui concerne les variations d'inclinaison du chalumeau de découpage, en fonction de l'orientation locale souhaitée pour le chanfrein, tout au long du contour de découpage. - Figure 7 est une vue latérale montrant la structure tournante d'une machine selon l'invention. - Figure 8 en est une vue de face. - Figure 9 est une vue latérale d'un des supports utilisés pour maintenir et positionner la partie en porte-àfaux du tube. Figure 1Q en est une vue de face0 Figure 11 est une variante de la figure 70 Figure 12 est une vue de dessus correspondante0 Figure 13 est une vue de face de la tête de décou page , regardée selon la direction de l'axe du tube0 Figure 14 en est une vue de dessus0 Dans l'exemple illustré sur la figure 1 , on se pro pose de souder un tube 1 dit n tube reçu" ssur le cEté d'un tube 2 dit n tube receveur" .Avant de les assembler par soudage , il est nkcessaire dans certains cas d'effectuer deux découpes ayant le contour de la ligne d'intersection 3 , l'une de ces découpes étant pratiquée sur l'extrémité du tube 1 t alors que l'autre est pratiquée sur le côté du tube 2. La figure 2 illustre un exemple d'assemblage plus complexe selon lequel le tube receveur 2 reçoit trois tubes 3 , 4 et 5. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, le tube reçu 1 est posé sur le flanc du tube receveur 2 o Dans ce cas * aucun découpage préalable n'est nécessaire sur le tube 2 Seule t l'extrémité du tube 1 doit être découpée suivant le contour de la courbe d'intersection 3 (figure l)o Au contraire , dans le cas de la figue 4 , le tube receveur 2 est découpé suivant un contour 6 correspondant au diambtre intérieur du tube reçu 1 . On voit que , pour découperle tube 2 suivant le contour 6 , le chalumeau de découpage devra conserver une orientation sensiblement constante par rapport à l'axe 7 du tube 20 Dans l'exemple de la figure 5 , on prévoit pour la mise en place ultérieure du cordon de soudure 8 , un angle 9 dit " angle de soudure" . Cet angle est délimité par un chanfrein dont l'inclinaison varie tout le long de la ligne de contour 3 ou 6. Lorsque le long de ce conteur, l'angle des surfaces locales des deux tubes 1 et 2 devient inférieur à l'a gle 9 , on cesse de prévoir un chanfrein (comme cela est le cas dans la zone de droite correspondant sur la fig 5 à la référence 8.Quolquefois, l'angle de soudure est intérieur au tube 2.Autrement dit,lors;ie le chalumeau de découpage découpe l'extrémité du tube reçu 1 le long du contour 3,son orientation doit varier tout au ivong de ce contour par rapport à l'axa 10 du tube le Dans l'exemple illustré sur la figure 6, on prévoit le raccordement pénétrant de deux tubes 1 et 2. On voit comment dans ce cas est disposé l'angle de soudure 9 prévu en certains points de la ligne d'intersection 3.Ici encore, il peut être nécessaire de faire varier l'inclinaison du chalumeau de découpage lorsqu'il prépare le tube receveur 2. Les figures qui viennent d'entre décrites n1 illustrent que quelques unes parmi les possibilités visées par la machine selon l'invention. Telle qu'elle est illustrée sur les figures 7 à 10, cette machine comprend - un bâti rigide 11; - une superstructure 12 portée par ce bati 11, et équipée d'une couronne dentée 13 dont la rotation est comman- dée par un pignon 14 à partir d'un moteur pas-à-pas 15. La couronne tournante 13 est préférablement du type à galets alternés. Elle supporte un bras coulissant horizontal 16 recevant une crémaillère t7 entrainés par un ensemble de moteurs électriques pas-à-pas 18 et de réducteurs 19. La couronne 13 est découpée en son centre par une ouverture 20 pour le passage du tube à découper tel que 2. Le bras coulissant 16 porte à son extrémité une tête de coupe 21 qui sera décrite plus loin en détail. On a représenté sur les figures 9 et 10 l'un des supports ou appuis mobiles utilisés pour supporter la partie en porte-à-faux du tube 2 en cours de découpage0 Chacun de ces supports comprend deux sommiers 22 dont les galets de roulement 23 roulent sur des rails fixes 24. Le guidage latéral est assuré par des galets 25 à axe vertical. Le déplacement des sommiers 22 de chaque support le long des rails 24 est effectué par des moyens non représentés, manuellement ou par motorisation. Les sommiers du support sont équipés de deux fourreaux 26 dans chacun desquels peut coulisser un doigt 27. Le coulissement s'effectue dans un sens indiqué par la flèche double 28, ctest-à-dire radialement par rapport au tube 2. La commande de ce coulissement est assurée par un système à pignons coniques tels que 29 et 30, entraînés à partir d'une manivelle 31. Une échelle graduée située par exemple à l'emplacement 32, permet de régler des doigts coulissants 27 on fonction du diamètre du tube 2 vers l'axe duquel ils convergent. Dans la variante illustrée sur les figures 11 et 12 la superstructure 33 portant la couronne tournante 13 est pourvue de sommiers 34 roulant eux aussi. sur les rails 24 Le guidage latéral est assuré par des galets réglables 25 à axe vertical. Le déplacement de l'ensemble 13, 313, 34 est assuré par un moteur pas pas 35 (électrique ou hydraulique) sta- quant une crémaillère fixe 36. Cette dernière est lugée par exemple entre les rails 24 sur lesquels les sommiers 34 rou lent par des galets 37 Dans ce cas, le bras 38 portant la texte de découpe 21 est solidaire de la couronne tournante 13. On a représenté sur les figures 13 et 14, le détail de la tête de découpe 21. Le bras 16 ou 38 qui Sa porte est pour vu d'un axe longitudinal fixe 39 solidaire dan appei 40. Ce dernier est relié par un ressort e traction 41 à un bâti 42 oscillant autour de l'axe 39. L'arrière de ce bati comporte deux contrepoids 43 et 44 à position réglable, destinés à assurer son équilibrage statique. Par contre, l'extrémité avant du bâti oscillant 42 comporte une platine 5 munis en son centre d'un joint tournant 46.L'axe géométrique 47 pas sant par ce point sert d'axe de rdvolutlon à une couronne dentée 48 portant un fourreau 49 dont l'axe géométrique 50 forme un angle 51 avec 11 axe géométrique 47. Dans le fourreau 49, peut coulisser selon la direction de Baxe 50, un chacun meau 52 dont le bec est proche du tuyau 2 a decouper.Une bille appui 53 est prévue pour prendre appui sur la paroi extérieure du tube 2, ce qui définit la distance séparant le fourreau 49 du tube 2. L1ensemble est dimensionné d6 façon que le point de concours 54 des deux axes géométriques 47 et 50 se trouve sur la paroi interne du tube 2. Un bouton moleté 55 permet de faire coulisser le chalumeau 52 dans un sens ou dans l'autre suivant la direction de l'axe 50, à l'intérieur du fourreau 49. Un moteur pas-à-pas 56, monté sur la platine 45, com mande la rotation de la couronne 48 autour de l'axe 7, par rapport à ladite platine 45. Un vernier 57 permet l'affichage de l'épaisseur du tube 2 à couper Un capteur 58 , monté entre l'appui fixe 40 et le bflti oscillant 42 , permet de faire la correction du défaut de rotondité du tube 2 et d'introduire la valeur lue dax un calculateur non représenté dont la machine est équipée. Un autre capteur 59 b monté sur la platine 45 9 permet de prendre en compte les variations d'épaisseur du tube 2. L'axe fixe 39 est solidaire du bras 16 ou 38 par lt intermédiaire d'une coulisse 60 dont ce bras est équipé transversalement pour permettre les déplacements dtun cou lisseau 61 sous l'effet d'un volant de réglage 62Un réglet gradué 64 permet l'wffichage du diamètre de la peau intérieur du tube découpé. Enfin e tous les moteurs pas à pas qui viennent autre décrits sont reliés à une unité centrale dont la machine est équipée s cette unité comprenant notamment un calculateur électronique qu'on programme en y introduisagt t - d'une part les caractristiques du tube 2 à découper - d'autre part , les caractéristiques de la découpe y pratiquer au moyen du chalumeau 52 ( contour de la ligne 3 ou 6 à découper; inclinaison du chanfrein à prévoir en chaque point, etc..). enfin, ce calculateur reçoit les indications lues par les capteurs tels que 58 et 59 pour en tenir compteen fonction des défauts de géométrie effectivement observés. Leftnctionnement est le suivant s On met en place le tube à découper 2 sur des supports 22 , 28 , 27 , judicieusement répartis le long des rails 24. En jouait sur le positionnement radial des doigts d'appui 27 in peut ainsi centrer exactement le tuyau 2 sur l'axe géométzi que 63 autour duquel tourne la couronne 13 Q Ensuite, la ro tation programmée et synchronisée des divers mouvements per met au chalumeau 52 de suivre sur le tube 2 le trajet de dél coupage prévu , avec en chaque point l'inclinaison adéquate du chanfrein. Ces mouvements sont principalement les suivants: - déplacement du chalumeau 52 le long du tuyau 2 sous l'action du moteur 35 ( variante des figures 11 et 12) , ou 18 (variante des figures 7 et 8) - déplacement par rotation autour du tube fixe 2 x sous l'action du moteur 15 entraînant la couronne dentée 13; - rotation de la couronne 48 sur la platine 45 sous l'action du moteur 56 pour définir on chaque point l'angle d'inclinaison du chanfrein. Pour changer le réglage de la machine, il suffit de modifier les données de programmation du calculateur électronique non représenté. On voit que la machine selon l'invention présente notamment l'avantage de comporter une masse tournante 13, 16, 21 ou 13, 38, 21 relativement légère, beaucoup plus légère en tout cas que les systèmes connus à barillets ou à tambours. REVENDICATIONS 1. Machine à coupes évolutives comprenant un bât horizontal rigide susceptible de' recevoir un tube à découper, ce bats comportant une tête de coupe à chalumeau solidaire d'une structure tournant autour de l'axe du tube, caractéri sée en ce que, dune part la structure tournante est formée par une couronne dentée (13) munie en son centre d'une ouverture (20) que traverse le tube (2) à découper, la rotation de la couronne (13) étant commandée par un moteur pas-à-pas (15) actionné à partir d'un calculateur -électronique, alors que d'autre part la tête de coupe (21) comporte des moyens commandés à partir du même calculateur électronique pour faire varier l'inclinaison de l'axe (50) du chalumeau de découpage (52) par rapport à l'axe (63) du tube (2), ainsi que la distance de ce chalumeau yak52) par rapport à cet axe (63), la tête de découpe (21) étant enfin portée par des moyens permettant de la déplacer dans la direction de l'axe du tube (63), sous l'action d'au moins un moteur pas-à-pas (18) ou (35), commandé lui aussi par le calculateur électronique. 2. Machine à coupes évolutives suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti rigide (11) sur lequel est montée une superstructure- fixe (12) dans laquelle tourne la couronne dentée (13), celle-ci supportant un bras coulissant horizontal (16) muni d'une crémaillère (17) que commande au moins un moteur pas-à-pas (18) pour -dé- placer le bras (16) et la tête de découpe (21) parallèlement à l'axe (63) du tube (2). 3. Machine à coupes évolutives suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend'des rails fixes (24-) le long desquels un moteur pas-à-pas (35) commande le déplacement d'une superstructure (33) portant la couronne tournante (13), cette dernière étant solidaire d'un bras rigide (38) qui porte la tête de découpe (21fi. 4. Machine à coupes évolutives suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la superstructure (33) comporte un moteur pas-à-pas (35) qui actionne un pignon engrenant sur une crémaillère fixe (36), parallèle aux rails (24) afin de commander les déplacements de la superstructure (33) et de la tete de découpe (21) parallèlement à l'axe (63) du tube (2). 5 - Machine à coupes évolutives suivant l'une quelconque des revendications précédentes ,caractérisé en ce que la tête de découpage (21) comprend une platine (45) par rapport à laquelle un moteur pas à pas (56) fait gourner autour d'un axe (47) perpendiculaire à l'axe (63) du tube (2) 9 une couronne (48) dont un fourreau (49) porte le chalumeau de découpe (52) e 6 - Machine a coupes évolutives suivant la reven- dication 5, caractérisée en ce que le chalumeau (52) coulisse de façon réglable dans le fourreau (49) , le long de son axe géométrique (5 ) qui rencontre en un peint (54) l'axe geoa métrique (47) autour duquel tourne la couronne g48) sur la platine (45) , le point de concours (54) étant situé sur la paroi interne du tube (2). 7 - Machine à coupes évolutives suivant l'une quelconque des revendications précédentes s caractérisée en ce que la platine (45) de la tête de découpe (21) est solidaire d'un bati (42) qui oscille autour d'un axe longitudinal (39) du bras (16),(38) * cet axe (39) étant parallèle à l'axe longîtu dinal (63) du tube (2). 8 - Machine à coupes évolutives suivant la revendioa- tion 7 , caractérisée en ce que le bâti saillant (42) comporte , à l'opposé de la platine (45) , des contrepoids d'équi- librage (43) et (44). g - Machine à coupes évolutives suivant l'une quelcon- que des revendications précédentes , caractérisée en ce que la platine (45) comporte une bille de butée (53) appelee à prendre a ppui sur la paroi extérieure du tube (2) , tandis que un ressort de rappel (41) disposé entre le bâti oscillant (42) et son appui (40) solidaire de l'axai (39) p rappelle la bille (53) en appui sur le tube (2). 10 @ Machine à coupes évolutives suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisée an ce qu'entre l'appui fixe (40) et le bâti oscillant (42), elle comporte un capteur (58) pour faire la correction du défaut de rotondité du tube (2),et un capteur (59) mesurant l'épaisseur du tube (2), pour intrQduire les valeurs lues dans un calculateur tout au long de la rotation de la platine (45) autour du tube (2). il - Machine à coupes évolutives suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée on ce que tous les moteurs pas à pas (ils) , (35) , (18) ) (56) , (59) , dont ellesest équipée, sont reliés à une unité calculatrice centrale, 12 - Machine à coupas évolutives suivant l'une quelconque des revendications précédentes v caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un support (22) , (23) , (26) 2 (27) , réglable en position , destiné à servir d'appui à la partie en porte-à-faux du tube (2) , ce support comportant deux fourreaux (26) dans lesquels coulissentdes doigts dtap- pui réglables (27) dont les axes géométriques convergent sur l'axe longitudinal (63) auquel ils sont perpendiculairest