Brevet FR2527958A1 — publié le 19831209

La présente invention se rapporte aux machines à souder en bout par résistance et concerne plus particulièrement, des machines à souder de ce type, utilisables lors de la mise en place de pipe-lines. L'invention peut être utilisée avec le plus dtintérêt pour le soudage de tubes quand il est difficile d'accéder au point de jonction. Le soudage de tubes par résistance peut être effectue au moyen de soudeuses du type à passes ou à pinces. Les soudeuses du type à passes assurent un bon serrage et un bon centrage des tuyaux à souder mais présentent l'inconvenient residant dans le fait qu'on doit soit faire passer les tubes à souder à travers la soudeuse soit déplacer la soudeuse sur les tubes ce qui oblige nécessairement à preparer constamment un chemin de roulement pour cette machine. D'autre part, la soudeuse de ce type pose des problèmes lorsqutil y a besoin de la deplacer rapidement pour faire la soudure en tout point du pipeline. Les inconvenients precites n'existent pas dans la soudeuse du type à pinces puisqu'on n'éprouve pas de difficultes à la déposer de n'importe quel endroit du tube pour la reinstaller sur tout autre secteur ou pour lui faire subir les travaux de maintenance. Les avantages de ce genre de soudeuses sont le plus sensibles lorsque les tubes à souder sont situes tout près du sol. Cependant, malgré les avantages qui viennent d'8tre décrits les soudeuses du type à pinces ont, elles aussi, certains défauts qui consistent notamment en ce que la commande hydraulique ne développant pas toujours 11 effort voulu de serrage des tubes et l'ouverture suffisante des pinces il est impossible de réaliser les mors de serrage avec une configuration épousant tout le pourtour du tube. De ce fait une partie du pourtour des tubes à souder demeure hors du serrage. Il s'ensuit que mis à part le fait que le tube se déforme il ne s'oppose pas au serrage ce qui conduit au glissement du tube dans les mors de serrage lors de l'écrasement. On connaît une soudeuse du type à pinces (cf. description technique et notice d'utilisation de la soudeuse K 581ex1. iC5817;.00.C#0.000 TO) qui prévoit que le tube lors du serrage est enfermé sur tout son pourtour à l'aide d'une ou plusieurs butées.Cette soudeuse comporte deux pinces cons tituées chacune d'une paire de mâchoires articulées et pla cées sur un meme axe de manière à pouvoir subir un déplacement axial 11 une par rapport à l'autre, chacune desdites mâ- choires étant munie d'un mors de serrage, des transformateurs de soudage en liaison électrique avec les mors de serrage et des butées articulées sur les mâchoires pour adhérer à la surface du tube en position de travail. Dans la soudeuse connue la mise de la butée en position de travail s'effectue à la main ce qui exige un accès convenable dans cette partie de la machine et demande du temps pour réaliser cette opération. Pour mettre la butée en place on doit, lors du soudage de tubes posés horizontalement, soit creuser une fosse de profondeur suffisante soit soulever les tubes a la hauteur qui stimpose. Dans le domaine donné de la technique, on connut des moyens qui permettent de mécaniser les opérations à réaliser avec lesdites butées, tels que par exemple des commandes électromécaniques ou hydrauliques.Il convient de noter toutefois que l'emploi de tels mécanismes rendrait la soudeuse beaucoup plus compliquée en cela notamment qutoutre la mise en place elle#meAme de ces mécanismes d'asservissement on devrait prévoir des dispositifs de commande et d'alimentation. Les encombrements de ces mécanismes connus ne suppriment pas tous les défauts qui ont été cités en ce qui concerne le travail sur les tubes horizontaux. L'invention vise une machine à souder les tubes en bout par résistance qui, grâce à l'établissement de la dépendance fonctionnelle entre le mouvement des butées et des mâchoires des pinces assurant un bon serrage des tubes, présente des conditions d'entretien et de maniement plus faciles ce qui élargit ses possibilités technologiques tout en rédui sant le temps improductif et, par conséquent, en augmentant le rendement. Elle a donc pour objet une machine à souder des tubes en bout par résistance comportant au moins deux pinces de serrage constituées chacune par une paire de mâchoires articulées et montées sur un m#me axe avec la possibilité de déplacement axial l'une par rapport a'à l'autre, chacune des- dits mâchoires étant munie d'un mors de serrage, des transformateurs de soudage en liaison électrique avec lesdits mors de serrage et des butées articulées sur les mâchoires pour adhérer à la surface du tube en position de travail, caractérisé en ce que chacune des pinces de serrage est dotée d'au moins un support immobilisé en rotation sur l'axe de rotation des mâchoires sur lequel est articulé au moins un levier à deux bras pour chaque mâchoire, les bras homologues des leviers montés sur le même support étant reliés entre eux à l'aide d'un ressort de traction, chacune des mâchoires é Laize munie de sa propre butée et d'un limiteur de course de chacun desdits bras homologues des leviers par rapport à la mâchoire correspondante dans le sens de l'action du ressort de traction, l'autre bras de chacun des leviers étant mis en liaison opérationnelle avec la butée correspondante. Grâce à un tel mode de conception le serrage des tubes sur tout le pourtour ainsi que leur desserrage après le soudage s'effectuent à l'aide d'un moyen mécanique ce qui rend superflu l'emploi d'une commande complémentaire, étant donné que lesdites opérations de serrage et de libération des tubes sont réalisées au moyen d'un dispositif de commande commun à la pince de serrage et aux butées. Le support immobilisé en rotation sur l'axe de rotation des mâchoires ainsi que les leviers qui sont articulés sur ledit support rendent le mouvement des butées dépendant du mouvement des mâchoires. C'est ainsi que les pinces de serrage étant ouvertes, les butées sont écartées de façon à permettre le libre passage du tube, ensuite, à la fermeture des pinces de serrage, lorsque les mors commencent à enserrer le tube, le mouvement des mà- choires vers la surface des tubes provoque le déplacement des butées avec un certain décalage vers leur position de travail. Dans la présente description, on entendra par t'pose tion de travail" de la butée une position de cette dernière dans laquelle sa surface destinée au contact avec celle du tube colncide avec une surface cylindrique imaginaire prolongeant la surrace utile du mors.Une fois les butées en position de travail, les mâchoires continuant à se déplacer dans le sens de serrage, les butées avancent jusqu'à se mettre en contact avec la surface du tube sans que leur position change par rapport aux mâchoires correspondantes. La réouverture des pinces de serrage et des butées s'effectue dans l'ordre inverse. Grâce à la dépendance décrite entre le mouvement des butées et celui des mâchoires, il est devenu possible de mécaniser le serrage et le desserrage des tubes sans recourir à des commandes supplémentaires. Etant donné les dimensions relativement réduites des butées, ainsi qu'on le verra plus loin il devient possible de procéder au serrage de tubes situés si près du sol qu'il faudrait habituellement prendre des mesures particulières pour assurer leur bon serrage, notamment creuser le sol dans la zone de la soudure ou relever les tubes. Il est utile de prévoir, dans chacune des butées, un dispositif de fixation à ressort qui, la butée étant en position de travail, coïncide avec sa partie correspondante réalisée sur la mâchoire, ledit dispositif de fixation venant en prise avec sa partie correspondante sous l'action de la butée opposée. Un tel mode de conception permet de réaliser tous les éléments selon l'invention plus légers et calculés seulement pour les efforts nécessaires au déplacement des butées. Pendant le serrage du tube les dispositifs de fi ratio à ressort subissent d'importants efforts de cisaillement et peuvent etre coincés et ne pas revenir dans leur position de départ lors du desserrage. Pour garantir le retour des dispositifs de fixation, il est utile de monter, dans les mâchoires, des poussoirs à ressort, sensiblement, coaxiaux avec les dispositifs de fixation. Pour assurer l'avance des butées dans leur position de travail avec décalage en avant par rapport au déplacement des mâchoires dans le sens du serrage en cas de changement du type et des cotes des tubes, il est utile de munir chaque limiteur de course des leviers d'un moyen de réglage de ladite course par rapport aux mâchoires correspondantes. Cette particularité est surtout importante lors du maniement de tubes de petit diamètre lorsque les dimensions des butées sont relativement grandes. Le plus commode serait d'employer une vis dont la partie filetée passerait à travers le corps du levier pour buter contre le limiteur. Un autre aspect de l'invention consiste en ce que la liaison opérationnelle des leviers avec les butées pour faire tourner ces dernières autour de l'axe d'articulation-sous l'action des leviers est réalisée à l'aide d'un élément articule. Ce mode de liaison pour le dispositif présenté s'est avéré le plus simple. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre dtexemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 représente la vue d'ensemble de la machine selon l'invention - la Fig. 2 représente une vue de côté de la machine selon l'invention avec arrachement au niveau du support - la Fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1 ; - la Fig. 4 est une coupe à plus grande échelle, suivant la ligne IV-IV de la figure 2 - la Fig. 5 est une vue de la machine selon l'invention semblable à la figure 2 la pince de serrage et les bu tées étant en position d'ouverture. Comme on le voit à la figure 1, la machine à souder des tubes en bout par résistance comprend deux pinces de serrage 1 et 2 comportant chacune une paire de mâchoires 3. Lesdites mâchoires 3 sont situées sur un même axe avec la possibilité de déplacement axial réciproque. Cette possibilité est assurée par le fait que la pince de serrage 1 est immobilisée sur un axe 4 dans le sens axial, la pince de serrage 2 étant placée sur une douille 5 qui, elle, est montée à déplacement axial sur le m#ne axe 4. Le déplacement axial relatif des pinces 1 et 2 est réalisé au moyen de verins hydrauliques 6 dont des tiges 7 relient entre elles les deux pinces de serrage comme représenté à la figure 1. Comme on le voit à la figure 2, chacune des mâchoi- res 3 est munie d'un mors de serrage 8 qui a une surface utile cylindrique 9 de rayon égal à celui du tube à souder. Dans le présent exemple de réalisation de ltinven- tion, la machine comporte un élément d'appui 10 par l1inter- médiaire duquel elle 51 appuie sur le tube avant le serrage et qui reprend la réaction du tube après le serrage. Il est évident qu'un mode de réalisation est possible dans lequel il nty aurait pas cet élément d'appui. Dans ce cas, les mors 8 ont leur surface utile de longueur suffisante pour enfermer le tube dans la partie supérieure de son pourtour. Dans les mâchoires 3, en l'occurrence dans les deux mâchoires de la pince de serrage 2, on a monté des transformateurs de soudage 11 reliés électriquement aux mors de serrage 8 (la liaison électrique n'est pas représentée puisque évidente). La commande de chacune des pinces de serrage est réalisée depuis un vérin hydraulique 12 par l'intermédiaire de biellettes articulées 13. La machine comporte, en outre, un élément de suspension servant au transport. Chaque mâchoire 3 de la pince de serrage comprend une butée 14 articulée au moyen de deux doigts 15 (figures 2 et 4). Suivant l'invention, chaque pince de serrage possède un support 16 installé de façon à ne pas tourner sur l'axe de rotation des mâchoires. Tel qu'il se présente dans lte- xemple de réalisation décrit, le support 16 pour la pince 2 est emmanché sur la douille 5, celui pour la pince 1 est immobilisé sur l'axe 4. Il est évident que chacune des pinces de serrage peut avoir deux supports disposés de part et d'autre de chaque pince. Etant donné que tous les supports sont identiques, de même que les pièces qui sont en liaison avec eux, on ne décrira ci-dessous que le support qui est représenté plus en détail à la figure 2. Le support 16, dans le cas donné, a la forme d'un U renversé bien qu'une autre configuration soit possible ; sur ses cotés orientés vers les mâchoires correspondantes de la pince de serrage, il possède des secteurs 17 sur lesquels sont articulés des leviers 18 à deux bras. Les bras homologues de ces leviers (notamment ceux du haut sur le dessin) sont reliés entre eux à l'aide d'un ressort de traction 19. Les bras opposés (ceux du bas sur le dessin) des leviers 18 sont en liaison opérationnelle avec les butées 14 correspondantes. Dans Exemple donné, ces bras sont articulés sur les butées par l'intermédiaire d'éléments d'articulation 20 (figure 3). Ladite liaison opérationnelle des leviers 18 avec les butées 14 peut également être réalisée à l'aide d'autres moyens connus, par exemple d'un couple de cames où le rôle de poussoir sera tenu par le levier et celui de came, par une zone de la surface de la butée. Cependant, la liaison â l'aide de l'élément d'articulation 20 s'avère plus simple. Comme on le voit à la figure 2, chacune des m#choi- res 3, dans la zone d'action des leviers 18, possède un limiteur 21 de la course de ces leviers dans le sens de l'action du ressort 19. Chaque limiteur 21 est doté d'un moyen pour régler la course des leviers 18 par rapport aux mâchoires correspondantes. Ce moyen dans l'exemple décrit se présente sous la forme d'une vis 22 dont la partie filetée (non représentée passe à travers le corps de chacun des leviers. En modifiant la position de la vis 22 par rapport au levier, on peut régler la course de ce levier par rapport à la mâchoire correspondante. En examinant la figure 4, on constate que dans chaque butée 14 on a monté des dispositifs de fixation 23 munis d'un ressort de compression 24. Lesdits fixateurs sont disposés de manière-que, les butées 14 étant dans leur position de travail (figure 4), ils colncident avec leur partie correspondante. Cette dernière est constituée par un orifice pratiqué dans la mâchoire 3 et dans lequel a été emmanchée une douille 25. Dans les orifices de la partie correspondante pour les fixateurs 23 sont logés des poussoirs 26 sensiblement coaxiaux avec les arrêtoirs et munis de ressorts de compression tels que des rondelles élastiques 27. La machine selon l'invention fonctionne comme suit. En position de départ (figure 5), le vérin 12 agissant par l'intermédiaire des biellettes 13 fait en sorte que la pince de serrage 2 (ainsi que la pince 1) est ouverte. Les butées 14 sont, elles aussi, ouvertes. Dans cette position, les leviers 18 sollicités par le ressort 19 butent contre les limiteurs 21 par l'intermédiaire des vis 22. Le rapport des éléments constituant la chaîne : limiteur 21, vis 22, levier 18, élément 20 définit l'ouverture de la butée 14. Une fois la soudeuse placée sur le tube par son élément d'appui 10, le vérin 12 effectue la course de rapprochement des mâchoires 3, ces dernières tournant autour de leur axe de rotation et par rapport au support 16 immobilisé en rotation sur ce meme axe. Le dcigt 15 avec la mâchoire 3 décrit un arc de cercle autour de l'axe de la pince de serrage. Etant donné que le ressort 19 fait buter le levier 18, par l'intermédiaire de la vis 22, contre le limiteur 21 et que celui-ci décrit, au point de contact avec la vis 22, un arc de cercle d'un rayon plus petit que le levier 18, le bras inférieur de ce dernier se déplace plus lentement que le doigt 15. Il s'ensuit- que le couple levier 18 - élément d'articula tion 20. (figure 3) se plie et, par conséquent, la butée 14 tourne vers sa position de travail.Grâce au rapport des éléments de la channe : limiteur 21, vis 22, levier 18, élue, ment 20 (que l'on peut régler à l'aide de la vis 22), la butée 14 se place dans sa position de travail avant que les mors de serrage 8 enserrent le tube, c'est-à-dire avant que la surface utile a de la butée 14 se mette en colncidence avec le prolongement de la surface utile cylindrique b du mors de serrage 8. A ce moment, les surfaces à conjuguer de la butée 14 et de la mâchoire 3 se mettent en contact suivant la ligne c (figure 4), de sorte que la butée 14 ne peut pas tourner autour des doigts 15. A partir de ce moment, les dispositifs de fixation 23 se situent en face de leurs parties correspondantes (douilles 25) dans les mschoires 3. La pince continuant sa course de serrage, le dispositif de fixation 21 poussé par la butée opposée 14 se met en prise avec sa partie correspondante dans la mâchoire 3, les poussoirs 26 s'enfoncent en déformant les ressorts 27. Après la mise des butées 14 en position de travail et lors de la course des mâchoires 3 qui continue jusqu'au contact des mors de serrage 8 avec la surface du tube, le levier 18 tourne autour de son axe dans le support 16. Ce mouvement du levier 18 est le résultat de l'action de la mâchoire 3 qui entraîne le bras inférieur du levier 18 au moyen de l'élément 20 dans le sens du serrage, et, puisque l'axe de rotation du levier 18 est immobile, le bras du levier avec la vis 22 s'écarte du limiteur 21 en étirant le ressort 19. Une fois le contact établi entre le tube, les mors de serrage 8 et les butées 14, le vérin 12 réalise le serrage en force du tube.La réaction du tube aux butées 14 est reprise par les dispositifs de fixation 23. Le soudage de tubes en bout par résistance est réalisé à l'aide de la machine à souder selon l'invention d'après un cycle technologique connu qui consiste à échauffer les extrémités des tubes à souder au moyen d'un courant de soudage, puis à effectuer l'écrasement à l'aide des vérins 6. Ensuite a lieu l'opération de desserrage. Lors du â#sserrage, l'interaction de tous les éléments de la machine à souder se fait dans l'ordre inverse à celui qui vient d'être décrit. Il convient de noter ici que les butées 14 commencent leur retour en position de départ après un certain écartement des mâchoires 3 suffisant à leur faire quitter sans difficultés ladite position de travail. Cela se passe comme suit. Les mâchoires 3 tournant dans le sens du desserrage, le levier 18 tourne autour de son axe de fixation articulé sur le support 16 ce qui fait que l'espace entre la vis 22 et le limiteur 21 diminue jusqu'à s'annuler complètement. Dès que ce jeu ait été rattrapé, le levier 18 agissant par son bras inférieur sur l'élément 20 fait tourner la butée 14 dans sa position de départ, après quoi tout se passe dans l'ordre inverse de celui du serrage. La machine à souder des tubes en bout par résistance, objet de l'invention, peut être utilisée pour la pose de pipe-lines, de conduites à l'intérieur d'entreprises, pour le soudage de tubes de cuvelage de puits de gaz ou de pétrole. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Machine à souder des tubes en bout par résistance, comportant au moins deux pinces de serrage (1, 2) comprenant chacune une paire de mâchoires (3) et montées sur un axe commun (4) avec la possibilité de déplacement axial de l'une par rapport à l'autre, chacune desdites mâchoires étant munie d'un mors de serrage (8), des transformateurs de soudage (11) en liaison électrique avec lesdits mors de serrage (8), et des butées (14) articulées sur les mâchoires pour adhérer F la surface du tube en position de travail, caractérisée en ce que chacune des pinces de serrage (1, 2) est dotée d'au moins un support (16) immobilisé en rotation sur l'axe de rotation (4) des mâchoires (3) sur lequel est articulé au moins un levier (18) à deux bras pour chaque mâchoire, les bras homologues des leviers (18) montés sur le même support (16) étant reliés entre eux à l'aide d'un ressort de traction (19), chacune des mâchoires (3) étant munie de sa propre butée (14) et d'un limiteur de course (21) de chacun desdits leviers par rapport à la mâchoire correspondante dans le sens de l'action du ressort de traction (19), le second bras du levier (18) étant en liaison opérationnelle avec la butée (14) correspondante. 2 - Machine à souder suivant la revendication 1, ca rac ç risée en ce que chacune des butées (14) est munie d'un dispositif de fixation (23) à ressort (24) qui, la butée étant dans sa position de travail, colncide avec sa partie correspondante (25, 26) réalisée sur la mâchoire, ledit dispositif de fixation (23) venant en prise avec sa partie correspondante sous l'action de la butée opposée 3 - Machine à souder suivant la revendication 2, caractérisée en ce que des poussoirs (26) à ressort, sensiblement coaxiaux avec les dispositifs de fixation (23) sont montés dans les mâchoires (3). 4 - Machine à souder suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque limiteur de course (21) des leviers (18) est muni d'un moyen de réglage (22) de ladite cour se par rapport aux mâchoires correspondantes. 5 - tachine à souder suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen de réglage (22) de la course des leviers est réalisé sous forme d'une vis dont la partie filetée traverse le corps du levier (18) pour buter contre le limiteur (21). 6 - tachine à souder suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des leviers (18) est relié à la butée (14) correspondante par l'intermédiaire d'un élément d'articulation (20).