Brevet FR2546428A1 — publié le 19841130

La présente invention concerne un dispositif de manutention et de pose d'un noyau d'emboîtement pour machine de coulée centrifuge de tuyaux en fonte à emboîtement. Une telle machine, de type connu, 'comporte une coquille de coulée montée rotative dans un carter pourvu de moyens de refroidissement de la coquille et un canal de coulée, ce canal étant susceptible de parcourir toute la longueur de la coquille, à l'inté- rieur de celle-ci afin d'y déverser de la fonte liquide au cours d'un mouvement relatif de translation entre le carter de la machine et-le canal. Plus précisément, la coquille qui donne la forme extérieure du tuyau en fonte reçoit à une extré- mité un noyau donnant la forme intérieure de l'emboi- tement du tuyau Ce noyau en sable de moulage, utili- sable pour une seule coulée, c'est-à-dire pour un seul tuyau centrifugé, est remplacé après chaque coulée Il est amené et posé à l'extrémité de la coquille au moyen d'un dispositif de support de manutention et de pose qui fait l'objet de l'invention. On connait par le brevet FR-A-2 314 790 un dispositif de support de manutention et de pose d'un noyau d'emboîtement à l'extrémité d'une coquille de centrifugation, qui est articulé sur un arbre horizontal porté par le carter de la machine, qui peut basculer par rotation autour de cet arbre entre une position haute, escamotée au-dessus de l'extrémité à emboîtement de la coquille, et une position basse d'introduction du noyau dans la coquille. Ce dispositif de support comporte deux par- ties, toutes deux montées rotatives autour du même arbre horizontal de rotation sous les actions antago- nistes d'un vérin et d'un contrepoids: un support de noyau proprement dit qui est escamoté vers le haut lors de la coulée, et un élément d'appui qui est escamoté vers le haut pour recevoir un noyau neuf mais qui reste en position abaissée d'appui axial du noyau à l'intérieur de la coquille pendant la coulée. Ce dispositif présente l'avantage de ne de- mander à l'opérateur que la pose d un noyau neuf sur le support en position escamotée vers le haut De plus, il offre une bonne visibilité à l'intérieur de l'emboîtement de la coquille lorsque le noyau est appliqué sur celle-ci durant la coulée Il convient parfaitement à des noyaux de petits diamètres (par exemple inférieurs à 300 mm) qu'un opérateur met aisément en place sur leur support en position haute, sans fatigue excessive, en raison du poids limité du noyau 1 Par contre, pour des diamètres supérieurs à 300 mm, et en restant dans la limite des noyaux porta- bles par un opérateur, ceux-ci atteignent des poids relativement élevés qui peuvent rendre pénible pour l'opérateur la mise en place répétée du noyau sur son support en position haute, un grand nombre de fois pendant une période de travail. L'invention a donc pour but de réaliser un dispositif de support, de manutention et de pose de noyaux portables par un opérateur, permettant de ré- duire la fatigue de celui-ci, par une position du support plus confortable en vue de la mise en place d'un noyau neuf. Le dispositif de manutention et de pose d'un noyau visé par l'invention comporte un support bascu- lant monté sur l'extrémité de la machine de coulée centrifuge, à basculement autour d'un arbre horizontal sous l'action d'un vérin porté par la machine, et recevant des moyens de préhension et de support du noyau, agencés pour introduire ce dernier dans une co- quille de coulée centrifuge de la machine lorsque le vérin fait basculer ledit support. Suivant l'invention, les moyens de préhen- sion et de support du noyau sont montés pivotants sur le support autour d'un axe de rotation orthognal à l'arbre précité, sous l'action d'un vérin de commande, et comprennent une couronne articulée directement sur ledit support autour de l'axe orthognal de telle sorte que le plan général de cette couronne reste toujours incliné d'un angle aigu sur l'axe orthognal de pivo- tement, cet angle étant ouvert vers le bas lorsque la couronne et son support sont abaissés, afin de présenter sur un plan incliné sensiblement à hauteur des bras de l'opérateur et latéralement à la machine les moyens de préhension du noyau. Grâce à cet agencement, non seulement le dispositif selon l'invention assure une position confortable à l'opérateur pour la pose de noyaux portables à l'écart de la chaleur provenant du tuyau moulé, mais ce dispositif assure de plus un e position de sécurité, puisque l'opérateur se trouve sur le côté de la machine, hors du trajet du chariot extracteur du tuyau moulé hors de la coquille. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent un mode de réalisation non limita- tif: la Figure 1 est une vue schématique en perspective partielle d'une machine de coulée centrifuge équipée d'un dispositif de manutention et de pose d'un noyau d'emboitement selon l'invention, en position abaissée; la Figure 2 est une vue schématique par- tielle en élévation latérale du dispositif de manu- tention et de pose de noyau, escamoté en position hau- te au-dessus de la machine; la Figure 3 est une vue en élévation frontale du dispositif de manutention en position pour le chargement latéral d'un noyau par un opérateur; la Figure 4 est une vue schématique en élévation du dispositif de manutention selon l'inven- tion, avec coupe partielle de l'extrémité de la machi- ne de coulée centrifuge, le dispositif de manutention étant dans sa position de mise en place du noyau dans la coquille; la Figure 5 est une vue en élévation et coupe partielle agrandie du dispositif de réglage transversal du support basculant du noyau d'emboi- tement; la Figure 6 est une vue schématique partielle en élévation latérale illustrant les diffé- rentes positions angulaires pouvant être prises par le support basculant du dispositif de manutention selon l'invention, pour chacune des phases de fonctionnement de ce dispositif. Le dispositif de manutention et de pose de noyaux d'emboîtement tel que le noyau 36 représenté aux dessins est agencé pour équipé l'extrémité d'une machine de coulée centrifuge C de tuyaux en fonte à emboîtement. De façon connue en soi, la machine de coulée CO comprend une coquille 1 logée dans un carter 2 et entraînée rotativement auutour d'un axe de révolution X-X L'ensemble ainsi réalisé peut se déplacer sur des rails parallèles 3 grâce à des roulettes 4, suivant l'axe longitudinal X-X, en direction d'un déversoir 5 amenant le métal liquide dans la coquille 1 par le biais d'un canal de coulée 6 monté de manière fixe et indépendante de la machine CO. Le noyau 36, constitué en sable aggloméré (Figure 4), est mis en place dans l'extrémité d'emboi- tement de la coquille 1 avant le début de la coulée centrifuge, de façon à délimiter un volume annulaire 42 avec l'extrémité de la coquille 1, ce volume 42 étant rempli de métal liquide durant la coulée afin de former l'emboîtement du tuyau. Le dispositif de manutention et de pose du noyau 36, désigné par la référence générale M com- prend un support basculant 7 monté sur l'extrémité de la machine de coulée CO, en forme d'étrier et à bascu- lement autour d'un arbre horizontal 8 d'axe Y-Y, orthogonal à l'axe X-X L'arbre 8 peut tourillonner par ses extrémités dans deux paliers 9 et 10 fixés rigidement à chacun des angles supérieurs du carter 2 et sensiblement au droit des flancs latéraux de ce dernier, de façon que le plan médian vertical de l'arbre 8 selon Y-Y soit pratiquement confondu avec le plan de la face d'extrémité 11 du carter 2. Vu en bout de la machine de coulée CO, le support basculant 7 à la forme d'un U ou d'un étrier à branches courtes de longueurs sensiblement égales, renversé à 90 vers la gauche en observant les Figures 1 et 3 avec ses branches 22, 23 ouvertes au-dessous et au-dessus respectivement de l'axe X-X, la branche in- férieure 22 étant moins large que la branche supérieu- re 23 solidaire de l'arbre 8 Le support 7 peut bascu- ler autour de ce dernier sous l'action d'un vérin 29 monté latéralement sur la machine CO D'autre part, le support 7 reçoit des moyens de préhension et de sup- port du noyau 36 agencés pour introduire ce dernier dans la coquille 1 lorsque le vérin 29 fait basculer le support 7. Conformément à l'invention, les moyens de préhension et de support du noyau 36 sont montés pivotants sur le support 7 autour d'un axe de rotation Z-Z orthognal à l'arbre 8, sous l'action d'un vérin de commande 38 Ces moyens comprennent une couronne 31 articulée directement sur le support 7 autour de l'axe orthogonal Z-Z, de telle sorte que le plan général de la couronne 31 reste toujours incliné d'un angle aigu D (Figures 3 et 4) sur l'axe Z-Z de pivotement, cet angle D étant ouvert vers le bas lorsque la couronne 31 et son support 7 sont abaissés. La couronne 31 fait partie d'une culasse CL schématiquement représentée aux Figures 2 à 4-et 6 et qui coopère avec une cuvette 43 de support et de mise en place du noyau 36 dans la coquille 1 La culasse CL et la cuvette 43 peuvent être réalisées de manière connue, par exemple conformément au brevet FR-A-2 051 993 ou au brevet FR-A-2 053 388, et ne seront donc pas décrites plus en détail. La couronne 31 est articulée autour de l'axe orthogonal Z-Z par des tourillons 32, 33 dont le plus éloigné 33 de l'arbre de basculement 8 du support 7. est prolongé par un bras de déportement 34 perpendicu- laire à l'axe orthognal Z-Z La couronne 31 est fixée au bras 34 en un endroit diamétralement opposé à celui de la fixation du tourillon 32 le plus proche de l'arbre 8, de sorte que la couronne 31 est inclinée de l'angle aigu D sur son axe de pivotement Z-Z, ce qui permet de la présenter à l'opérateur à la façon d'un pupitre pour recevoir un noyau 36 Les tourillons 32, 33 sont respectivement montés dans des paliers 25 et 24 fixés aux extrémités des branches 23 et 22 du support 7, ces paliers 24, 25 étant coaxiaux à l'axe Z-Z. Le support 7 est pourvu latéralement d'une tête 27 (Figure 1) fixée audit support, et sur la- quelle s'articule une chape 28 formant l'extrémité de la tige du vérin 29, lui-même articulé autour d'un tourillon 30 solidaire de la paroi latérale du carter 2 L'agencement est tel que l'axe de translation T-T du vérin 29 est dans un plan vertical, le support 7 pouvant ainsi basculer sous l'action du vérin 29 au- tour de l'arbre 8 afin de prendre des positions an- gulaires depuis sa position la plus haute d'escamotage au-dessus de la machine CO (Figure 6, angle A) jusqu'à sa position la plus basse de mise en place du noyau 36 dans l'emboîtement de la coquille 1 (Figure 6, angle C) Entre ces deux positions extrêmes, le support 7 et la couronne 31 peuvent prendre toutes les positions intermédiaires, telle que la position illustrée à la Figure 6 dans laquelle le support 7 forme avec le plan * de la face Il d'extrémité de la machine CO un angle 8. Le débattement angulaire entre les positions extrêmes correspondant aux angles A et C est d'environ 80 '. Pour escamoter latéralement la couronne 31 afin de la présenter à l'opérateur 35 à la façon d'un pupitre (Figure 3), inclinée sur l'axe Z-Z d'un angle D d'environ 15 par exemple, un vérin 38 d'axe hori- zontal U-U est articulé à l'intérieur d'une chape 39 solidaire d'une console 40 ( Figures 1 et 3) fixée latéralement au support 7 sensiblement au même niveau que la tête de bielle 27 (sur la Figure 1, la console et sa chape 39 n'ont pas été représentées afin de ne pas masquer l'extrémité du vérin 29) La tige 38 a du vérin 38 s'articule dans une chape 37 solidaire de la partie supérieure de la couronne 31 Cette-dernière peut ainsi pivoter autour de l'axe Z-Z sous l'action de son vérin de manoeuvre 38, en-restant bien entendu toujours inclinée d'un angle (D) sur ledit axe Z-Z. Le vérin 38 monté sur le support 7 suit donc le mouvement pendulaire de ce dernier et peut ainsi, indépendamment de ce mouvement, faire pivoter la couronne 31 autour de l'axe Z-Z dans une fourchette angulaire comprise entre O et plus de 90 g La position à O de la couronne 31 est illustrée aux Fi- gures 1, 2, 4 et 6 tandis que l'écartement angulaire de 90 par rapport au plan général du support 7 est visible à la Figure 3, lorsque la couronne 31 est présentée convenablement à l'opérateur 35. Suivant une particularité, l'invention prévoit que le palier 25, qui est le plus proche de l'arbre de basculement 8, forme écrou de réception d'une vis de réglage à volant 60 de manoeuvre Cette vis permet ainsi de régler le long de l'axe Z-Z la position de la couronne 31 solidaire en translation de la-dite vis, par un déplacement vis-écrou. L'arbre 8 de rotation du support 7 est pour- vu de moyens de réglage de sa position transversale par rapport à la machine de coulée CO dont un exemple de réalisation est illustré à la Figure 5. Les moyens de réglage précités comportent ainsi dans cet exemple, une vis 16 coaxiale à une extrémité 8 a de l'arbre -8 engagée dans le palier- écrou 10 de support solidaire de la machine CO La partie terminale 15 de la vis 16 étant introduite dans l'extrémité 8 a et ainsi solidarisée en translation avec l'arbre 8, la vis 16 est vissée dans le palier-écrou 10 et est pourvue d'un volant 17 de commande La rotation de ce dernier permet de déplacer l'arbre 8 suivant son axe Y-Y et le support basculant 7 entre les paliers 9 et 10. Le fonctionnement du dispositif de manuten- tion qui vient d'être décrit est le suivant. 1) Un tuyau 41 (Figure 2) à emboîtement vient d'être coulé Le noyau d'emboîtement 36 est encore emprisonné entre l'emboîtement 42 a et la cu- vette 43 supportant le noyau 36, elle-même verrouillée sur la coquille 1 de façon connue en soi par des cla- vettes centrifuges non représentées Tandis que la ma- chine et plus spécialement la coquille 1, est dans sa position la plus éloignée du déversoir 5, le support 7 est en position haute d'attente avec sa couronne 31 supportant la culasse CL orientée vers le sol, comme illustré à la Figure 2, sous l'action du vérin de commande 29 dont la tige est complètement sortie. L'angle A entre l'axe Z-Z et le plan de la face termi- nale Il du carter 2 (Figure 6) est d'environ 110 '. 2) On extrait de la coquille 1 la cuvette 43 supportant le noyau 36, cette cuvette étant en effet restée encastrée dans l'extrémité d'emboîtement de la coquille 1 pendant la coulée centrifuge du tuyau 41. Pour ce faire, on abaisse le support 7 en rétractant la tige du vérin 29, jusqu'à ce que la culasse CL vienne prendre appui contre la cuvette 43 solidarisée avec la coquille 1 tournant en bas régime, par ses clavettes centrifuges De manière connue, la culasse CL est automatiquement verrouillée sur la cuvette 43 tandis que pendant ce temps, le support 7 est maintenu dans sa position la plus basse, illustrée aux Figures 1, 4 et 6, de manière à former un angle C d'environ 15 ' entre l'axe Z-Z et la face terminale 11. L'extraction de la cuvette 43 s'opère alors en relevant le support 7 vers sa position escamotée initiale, c'est-à-dire jusqu'à ce qu'il fasse un angle 1 o A d'environ 110 ' avec la face terminale 11, la culasse CL restant en prise avec la cuvette 43 extraite de la coquille 1 après effacement de ces clavettes centrifuges, lors de l'arrêt de la rotation de la coquille 1 Au cours de l'extraction de la cuvette 43, le noyau 36 se sépare automatiquement de celle-ci et se désintègre mécaniquement de façon naturelle, un très faible effort d'arrachement étant suffisant pour que le support 7 puisse permettre cette séparation. 3) Le tuyau 41 est extrait de la coquille 1 (Figure 2) au moyen d'un extracteur E connu en soi, tandis que le support 7, la culasse CL et la cuvette 43 sont en position haute Le tuyau 41 est extrait axialement suivant X-X dans le sens indiqué par la flèche portée à la Figure 2. 4) En déclenchant le vérin 29, on fait basculer le support 7 autour de l'arbre 8 jusqu'à-sa position dans laquelle l'axe Z-Z forme un angle B avec la face terminale 11 pouvant être par exemple d'environ 50 '. En même temps que le support 7 bascule vers le bas, ou à la fin de-ce basculement, on fait pivoter la cuvette 31 en actionnant son vérin de commande 38 de manière à la présenter dans la position angulaire voulue (Figures 3 et 6) à l'opérateur 35 pour permettre à celui-ci de placer un noyau neuf 36 sur la cuvette 43 verrouillée sur la culasse CL. La présentation de la cuvette 43 à l'opéra- teur 35 à la façon d'un pupitre convenablement incliné en fonction de la morphologie de l'opérateur est avantageuse et ergonomique en ce sens qu'elle facilite très sensiblement la mise en place de noyaux 36 rela- tivement lourds. Cette inclinaison convenable de la cuvette 43 est rendue possible par le déport angulaire de la couronne 41 par le bras 34. En outre, cet agencement présente également l'avantage de permettre à l'opérateur 35 de travailler en toute sécurité, en restant éloigné des zones dangereuses de la machine de coulée CO, puisqu'il peut ainsi mettre en place les noyaux successifs 36 en res- tant latéralement à l'écart de la machine CO, hors de la trajectoire de l'extracteur E sur son train de roulement, et du rayonnement de chaleur. ) Un nouveau noyau 36 étant fixé sur la cuvette 43 de façon connue en soi et non représentée, on ramène la culasse CL ainsi pourvue jusqu'à sa posi- tion initiale, c'est-à-dire en la faisant pivoter de ' autour de l'axe ZZ dans le sens horaire (flèche portée sur la Figure 3), et ce grâce au vérin 38. En maintenant cette nouvelle position de la culasse CL, on abaisse le support 7 en le faisant basculer autour de l'arbre 8, et on introduit ainsi le noyau 36 dans l'emboîtement de la coquille 1 Cette opération doit s'effectuer de préférence avec la coquille 1 tournant en bas régime autour de son axe X-X Sous l'action du vérin 29 qui poursuit sa course, l'effort exercé par la cuvette 43 contre les surfaces d'appui de la coquille 1 s'intensifie, et oblige les clavettes centrifuges de la cuvette 43 à venir s'encliqueter dans une gorge réceptrice de l'emboîtement de la coquille 1 On aboutit alors à la situation visible aux Figures 4 et 6, dans laquelle l'angle C est d'environ 15 On dissocie ensuite automatiquement la cuvette 43 de la culasse CL, puis on escamote cette dernière en faisant remonter le support 7 grâce au vérin 29, jusqu'à la position illustrée aux Figures 2 et 6 dans laquelle il est écarté d'un angle A de la face terminale 11. L'entrée de l'emboîtement de la coquille 1 est alors complètement dégagée, ce qui facilite la vue sur la coulée à l'intérieur de la coquille 1, de sorte que la coulée peut commencer. A la fin de la coulée d'un nouveau tuyau 41, le processus précédemment décrit recommence Comme ex- pliqué ci-dessus, l avantage essentiel de l'invention consiste dans le fait que la couronne 31 peut être présentée latéralement à l'opérateur 35, convenable- ment inclinée à la manière d'un pupitre, ce qui faci- lite la pose répétée au cours d'une période de travail, de noyaux d'emboîtement 36 relativenlent lourds Corrélativement, l'agencement prévu par l'invention améliore sensiblement la sécurité de l'opérateur 35, qui peut mettre en place les noyaux successifs en restant sur le côté de la machine. Bien entendu, 1 'angle D d'inclinaison de la couronne 31 s'ur l'axe Z-Z peut sensiblement varier, de È abu Lin c Jira 5-t c 1 oun"ren7 An La n;-i5-c _ ?; _ _ 2 2 formée par de l'eau contenant de l'anhydride carbonique. Dans la coulée continue à refroidissement direct, de la chaleur est extraite de la barre coulée sortant de la lingo- tière par arnrosage de la surface de la barrne ua, f luied-eclf c ' anrl i uicitnr dans une ooroe réceptrice de refroidissement directement sous la lingotière Pendant le processus de démarrage de la coulée, le fluide de refroidissement vient d'abord seulement en contact avec le fond de démarrage ou bloc de fond L'extraction de chaleur indirecte ainsi produite conduit à une solidification en douceur du métal liquide et à la formation % funp,-a nied, de %rl- I il n - = e (Z-Z) et auquel la couronne ( 31) est fixée en un en- droit diamétralement opposé à celui de fixation du tourillon ( 32) qui est le plus proche de l'arbre de basculement ( 8), de sorte que la couronne ( 31) est inclinée d'un angle aigu (D) sur son axe de pivotement (Z-Z) et est présentée ainsi à l'opérateur à la façon d'un pupitre pour recevoir un noyau ( 36). 3 Dispositif selon 1 une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le vérin ( 38) de commande de la rotation de la couronne ( 31) qui appartient aux moyens de préhension et de support du noyau ( 36), est monté sur une console ( 40) solidaire du support basculant ( 7), et sa tige ( 38 a) est articulée dans une chape ( 37) fixée à la partie supérieure de la couronne ( 31), près du tourillon ( 32) qui est le plus proche de l'arbre de basculement ( 8). 4 Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le support ( 7) de la couronne ( 31) qui appartient aux moyens de préhension et de support (CL) du noyau ( 36) présente une forme générale en étrier à deux branches ( 22, 23), aux extrémités opposées desquelles sont agencés des paliers ( 24, 25) de réception des tourillons ( 32, 33) d'articulation de la couronne ( 31) autour dudit axe orthogonal (Z-Z). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre ( 8) de rotation du support ( 7), dont il est solidaire, est pourvu de moyens de réglage de sa position transversale par rapport à la machine de coulée (CO), par système vis-écrou comportant une vis ( 16) coaxiale à une extrémité ( 8 a) de cet arbre ( 8) engagée dans un palier-écrou ( 10) de support solidaire de la machine (CO), et dont la partie terminale ( 15) est encastrée dans ladite extrémité ( 8 a) de l'arbre ( 8) et solidaire en translation de l'arbre ( 8), cette vis ( 16) de réglage étant vissée dans le palier-écrou ( 10) et étant pourvue d'un volant ( 17) de commande dont la ro- tation permet de déplacer l'arbre ( 8) suivant son axe (Y-Y) et le support basculant ( 7) entre les paliers ( 9, 10) de l'arbre ( 8). 6 Dispositif suivant les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que le palier ( 25) le plus proche de l'arbre de basculement ( 8) forme écrou de réception d'une vis d'axe (Z-Z) de réglage ( 6) à volant ( 60) de manoeuvre susceptible de régler la position de la couronne ( 31), solidaire en translation de ladite vis de réglage le long de l'axe (Z-Z), par mouvement vis-écrou.