Brevet FR2544059A1 — publié le 19841012

La présente invention concerne le domaine des fours à arc electrique équipant les aciéries et fonderies, et a pour objet une machine à rabouter les électrodes de tels fours. Actuellement, le montage de telles électrodes s'effectue généralement par assemblage manuel d'une colonne de trois électrodes sur un stand de montage, d'où ladite colonne est reprise pour être transférée sur le four au moyen d'un pont roulant. Après consommation partielle, une telle colonne est retirée du four, en vue de son refroidissement et du raboutage ultérieur d'une nouvelle électrode, Untel procédé de montage entraîne, cependant, une perte de temps relativement importante, et donc une immobilisation relativement longue des installations, ce qui provoque, en outre, une oxydation de l'électrode ainsi qu'une importante déperdition de chaleur dans le four. I1 est également possible d'effectuer, dans certains cas, un montage manuel des électrodes directement sur le four, pendant son fonctionnement. Ce mode de réalisation évite les inconvénients du procédé précité, mais sa mise en oeuvre est toutefois pénible et dangereuse pour les opérateurs. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet une machine à rabouter les électrodes de fours à arc électrique, essentiellement constituée par un corps muni d'une anse d'accrochage à un crochet de pont roulant, par une cloche logée dans le corps et pourvue de deux mandrins de serrage, respectivement supérieur et inférieur, et par un dispositif d'entraînement en rotation de la cloche, caractérisée en ce que la cloche est munie, entre ses mandrins de serrage, d'un mandrin de centrage, en ce que le mandrin supérieur est équipé d'une butée expansible limitant son ouverture, et de pignons d'entrainement de la spirale de serrage des mors escamotables, et en ce que le dispositif d'entraînement en rotation de la cloche est constitué par un ensemble vis-écrou de déplacement en translation de la cloche, par des moteurs de vissage final de l'électrode, et par un dispositif d'entraînement en rotation et de freinage de la cloche, l'ensemble des éléments de commande étant asservi pneumatiquement. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitation, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'une machine conforme à l'invention en position de chargement d'une électrode la figure 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle de la machine suivant la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie, suivant A-A de la figure 2, et la figure 4 est une vue en coupe à échelle agrandie, suivant B-B de la figure 2. Conformément à l'invention, et comme le montrent plus particulièrement, à titre d'exemple, les figures 1 et 2 des dessins annexés, la machine à rabouter les électrodes de fours à arc électrique, qui est essentiellement constituée par un corps 1 muni d'une anse 2 d'accrochage à un crochet d'un pont roulant, par une cloche 3 logée dans le corps 1, et pourvue de deux mandrins 4 et 5, respectivement supérieur et inférieur, et par un dispositif 6 d'entraînement en rotation de la cloche 3, est caractérisée en ce que la cloche 3 est munie, entre ses mandrins de serrage 4 et 5, d'un mandrin de centrage 7, et le mandrin supérieur 4 est muni d'une butée expansible 8, qui limite son ouverture, et de pignons 9 d'entraînement de la spirale de serrage des mors 10 débrayables, et en ce que le dispositif 6 d'entraînement en rotation de la cloche 3 est constitué par un ensemble vis 11 - écrou 12 de déplacement en translation de la cloche 3, par des moteurs 13 de vissage final de l'électrode, et par un dispositif 14 d'entraînement en rotation et de freinage de la cloche 3. L'ensemble des dispositifs de commande de la machine conforme à l'invention est asservi pneumatiquement. Le mandrin de centrage 7 est constitué par des mors 15 à épaulement intérieur 15", qui engrènent par leur face arrière avec une spirale dentée 16, dont les dents coopèrent avec le pignon 17 de l'arbre d'un moteur pneumatique 18, par des flasques 19 et 20 solidaires du corps i, et servant respectivement de support au moteur 18 et de centrage et de guidage de la spirale dentée 16, et de guidage des mors 15, par un ensemble butée 21 - contact 22 de-fin de course d'ouverture des mors 15, et par un ensemble butée 23 - tige de commande 24 - contact 25.. de fin de course d'approche de la machine chargée sur une électrode en service. Les mors 15 sont pourvus chacun d'une patte 15' en saillie en direction du mandrin de serrage inférieur 5 et inclinée vers l'extérieur par rapport à l'axe de la cloche 3 d'un angle correspondant à l'angle d'inclinaison de la partie filetée d'extrémité de l'électrode, et l'épaulement intérieur 15" forme une cale de sécurité pour le transport et présente une épaisseur telle que tout contact entre les filets des électrodes à assembler soit évité. La butée expansible 8 équipant le mandrin 4 est constituée, de préférence, par des segments circulaires reliés entre eux à la manière de charnières au moyen d'axes 26 solidaires des mors 10, et avantageusement recouverts d'un manchon en néoprène, et les pignons 28 d'entraînement de sa spirale de serrage 27, au.moyen d'un moteur pneumatique 32, sont chacun en liaison d'entraînement débrayable avec ladite spirale 27 au moyen d'un pignon 9 escamotable par l'intermédiaire d'un vérin 29 et d'une genouillère 30 par pivotement autour d'un axe 31 (figure 3). La vis 11 de l'ensemble vis ll - écrou 12de déplacement en translation de la cloche- 3 est solidaire de cette dernière par l'intermédiaire de vérins souples 33, avantageusement reliés à un réservoir tampon 33? , et coopérant avec un tambour 34 fixé sur un flasque 35 de l'extrémité supérieure de la cloche 3, ce flasque portant une couronne dentée 36 d'entraînement en rotation coopérant avec les moteurs 13, et avec le dispositif 14 (figure 4). Grâce à ce mode de réalisation, le montage de la cloche 3 sur la vis 11 est un montage flottant permettant d'absorber les fluctuations de charge par équilibrage des pressions dans les vérins souples 33. L'écrou 12 est solidaire du corps 1, qui porte, en outre, d'une part, les moteurs 13 de vissage final de l'électrode, qui sont sous forme de vérins de couplage 37 munis chacun d'un embrayage à denture 38 et d'un pignon d'entraînement 39 coopérant avec la couronne dentée 36, et, d'autre part, le dispositif d'entraînement en rotation et de freinage 14 de la cloche 3, qui est constitué par un pignon 40 d'entraînement de la cloche 3, solidaire d'un moteur pneumatique 41, et par un frein 42 interposé entre le moteur 41 et le pignon 40. L'écrou 12 est muni d'un contact de fin de course 43 détectant le déplacement vertical de la cloche 3 sous l'effet du gonflage des vérins souples 33, qui actionnent le tambour 34, et sur l'arbre de levage 44 solidaire de l'écrou 12 et de l'anse de levage 2 sont prévus des contacts de fin de course haute et basse 45 et 46 de la vis 11, qui coopèrent avec une rondelle 47 solidaire de cette dernier. L'arbre d'entraînement d'au moins un pignon 39 dFun moteur 13 est muni, en outre, d'une came 48 coopérant avec un contact de fin de course 49 de limitation de la rotation du pignon 39, qui est en circuit avec un pressostat temporisé taré à une-valeur légèrement inférieure à celle du couple de serrage nécessaire entre les électrodes, et qui actionne après temporisation l'embrayage 38 du vérin 37 et commande le retour de ce dernier si ledit couple n'est pas atteint, en vue d'une répétition du serrage jusqu'à atteinte du couple. L'alimentation en air comprimé des vérins souples 33 et du réservoir tampon 33' s'effectue à travers une conduite coaxiale de la vis 11 qui est munie d'un raccord rotatif 50 relié à la conduite d'alimentation en air comprimé principale, qui est raccordée, soit à un compresseur prévu sur le pont roulant au moyen d'une conduite souple, soit à un réservoir sous pression prévu dans ou sur le corps 1. Le mandrin supérieur 4 est, en outre, équipé d'un contact de fin de course escamotable 51 actionné par un vérin 52, et commandant l'ouverture du mandrin inférieur 5 ainsi qu'une temporisation de remontée de la cloche 3 à son point de départ après une opération de vissage d'électrode. Le mandrin inférieur 5 est muni, d'une part sur la périphérie de sa partie de guidage 53, de soufflettes 54 à duree de fonctionnement limitée par temporisation, et dont la mise en marche est commandée par un interrupteur temporisé 55 actionné par une tige 56 en saillie sur la partie inférieure du mandrin 5, et, d'autre part, d'un contact 57 de fin de course d'ouverture des mors 58 coopérant, au moyen d'une tige 59 avec une came .60 solidaire d'un mors 58, les mors 58 étant pourvus, en outre, chacun d'une butée 61 coopérant avec un évidement correspondant d'un flasque de guidage 62. Enfin, la cloche 3 est pourvue sur sa périphérie, au niveau des épaulements 15" des mors 15 du mandrin de centrage 7, de soufflettes 63, dont l'actionnement est commandé par l'intermédiaire d'une temporisation (non représentée) par le contact 22 de fin de course d'ouverture des mprs, et dont la durée de fonctionnement est règlée par une temporisation en fonction des besoins. La machine conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante L'électrode à rabouter 64 (figure 1), qui est placée verticalement sur un support 65 est coiffée par la machine, qui est fixée au crochet d'un pont roulant par son anse 2. La fixation de l'électrode- commence par mise en marche de l'ensemble au moyen d'un bouton d'actionnement 66, prévu sur le corps 1, et qui provoque le blocage du frein 42 ainsi que la mise en marche du moteur 32 provoquant le serrage du mandrin supérieur 4. Un pressostat temporisé, non représenté, placé sur la conduite d'alimentation du moteur 32 commande son arrêt et la mise sous pression des vérins souples 33 et du réservoir tampon 33'. Lorsque la pression dans les vérins 33 devient supérieure au poids de l'ensemble cloche 3 - électrode 64, la cloche 3 monte à l'intérieur du corps 1 et appuie sur le contact de fin de course 43, qui ferme l'alimentation des vérins 33 et commande le démarrage du moteur 18 de fermeture des mors 15 du mandrin de centrage 7.En fin de serrage de ce mandrin, un pressostat (non représenté) monté sur la conduite d'alimentation du moteur 18 ferme l'arrivée d'air comprimé à ce dernier et délivre un signal de fin de cycle sonore et/ou lumineux, de manière connue; L'électrode 64 est alors maintenue dans la cloche 3 et calée à sa base par les épaulements 15" des mors 15, et elle peut être transférée au-dessus du four. Lors de son levage, la tige de commande 56 déclenche l'interrupteur temporisé 55, et ce dernier actionne, après un laps de temps déterminé en fonction de la durée du trajet stand four, les soufflettes 54, dont la durée de fonctionnement est également limitée par une temporisation. Lors de la descente de l'électrode à rabouter 64 sur l'électrode 64' du four (figure 2), le contact de fin de course 25 est actionné par l'intermédiaire de sa butée 23 et de sa tige de commande 24, et commande la fermeture du mandrin inférieur 5, tandis qu'un pressostat temporisé placé sur la conduite d'alimentation du moteur de fermeture du mandrin 5 commande l'ouverture du mandrin de centrage 7. En fin de course d'ouverture de ce dernier la butée 21 équipant un de ses mors 15 appuie sur le contact de fin de course d'ouverture 22, qui provoque le déblocage du frein 42 et la mise en marche du moteur 41 d'entraînement en rotation de la cloche 3, à laquelle est imprimé simultanément un mouvement de translation dû au dévissage de la vis 11 dans l'écrou 12 le pas de la vis 11 correspondant à celui du filetage de l'électrode 64.Le contact 22 actionne simultanément une temporisation commandant le dégagement partiel des pignons 9 au moyen des vérins 29 ainsi que la mise en marche des soufflettes 63, de sorte qu'un assemblage libre des électrodes est possible en cas d'excentricité des axes des filetages par rapport aux génératrices des électrodes, et qu'un flux d'air au ras des surfaces de contact des électrodes est assuré, qui garantit la propreté des surfaces de contact. Le volume d'air contenu dans le réservoir tampon 33' est calculé afin de permettre une limitation de la pression sur les flancs des filets à quelques dizaines de kilogrammes lors du contact entre les filetages avant le vissage. A la fin du vissage, les faces des électrodes 64 et 64' étant en contact, le moteur 41 se bloque, et un pressostat monté sur sa conduite d'alimentation délivre un signal de commande aux vérins de couplage 37, auxquels les embrayages 38 solidarisent les pignons d'entraînement 39, et qui provoquent alors un déplacement angulaire de la cloche 3 maintenant l'électrode. Le couple fourni par les vérins 37 est règlé avec précision au moyen d'un détendeur, et un pressostat temporisé (non représenté), taré à une valeur légèrement inférieure à la pression nécessaire au couple de vissage, actionne les embrayages 38 et commande le retour en position de départ des vérins 37.Dans le cas où ce couple de vissage final n'est pas atteint à l'arrivée en fin de course des vérins 37, la came 48, équipant l'axe du pignon 39 d'au moins un vérin, actionne le contact de fin de course 49, qui déclenche un retour en position de départ des vérins 37 après débrayage et un nouveau cycle de vissage jusqu'à obtention du couple désiré. Dès atteinte de la pression correspondant à ce couple, le pressostat commande le retour en position de départ des vérins 37 de la manière décrite précédemment. Le contact de fin de course 49 commande alors les vérins 29, qui provoquent l'engrènement des pignons 9 avec la couronne dentée de la spirale de serrage 27, et l'arrivée en fin de course de ces pignons 9 provoque l'actionnement du frein 42 et la mise en position active du contact de fin de course escamotable 51 au moyen de son vérin 52 ainsi que l'actionnement du moteur pneumatique 32 en vue de l'ouverture du mandrin 4. Cette ouverture est stoppée par le contact de fin de course 51, qui commande alors la purge des vérins souples 33 et du réservoir tampon 33', le déblocage du frein 42 et l'ouverture du mandrin inférieur 5, dont le contact de fin de course 57 commande l'escamotage du contact 51 au moyen du vérin 52, délivre un signal de fin de cycle sonore et/ou lumineux, et commande, par l'intermédiaire d'une temporisation, la remontée de la cloche 3 à son point de départ au moyen du moteur 41. Le contact de fin de course haute 45 coupe l'alimen tation du moteur 41, dès qu'il est actionné par la rondelle 47 solidaire de la vis 11, et actionne le frein 42. Le contact de fin de course basse 46 est destiné à couper l'alimentation du moteur, dès son actionnement, pour éviter une sortie excessive de la vis 11 hors de l'écour 12, et la butée expansible 8 est destinée à permettre un actionnement du contact de fin de course escamotable 51 quelle que soit la position angulaire du mandrin 4, l'escamotage de ce contact étant prévu pour éviter un contact prolongé de son galet avec la butée 8 lors des déplacements de montée ou de descente de la cloche 3. La machine conforme à l'invention permet la manutention d'électrodes de longueur et de diamètre variables et fonctionne entièrement à l'air comprimé, de sorte qu'elle présente une grande fiabilité et une grande sécurité d'utilisation en milieu chaud et poussiéreux. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -REVENDICATIONS- 1. Machine à rabouter les électrodes de fours à arc électrique, essentiellement constituée par un corps (1) muni d'une anse (2) d'accrochage a-un crochet de pont roulant, par une cloche (3) logée dans le corps (1) et pourvue de deux mandrins de serrage, respectivement supérieur (4) et inférieur (5), et par un dispositif (6) d'entraînement en rotation de la cloche (3), caractérisée en ce que la cloche (3) est munie, entre ses mandrins de serrage, d'un mandrin de centrage (7), en ce que le mandrin supérieur (4) est équipé d'une butée expansible (8) limitant son ouverture, et de pignons (9) d'entraînement de la spirale de serrage des mors (10) escamotables, et en ce que le dispositif (6) d'entraînement en rotation de la cloche (3) est constitué par un ensemble vis (11) - écrou (12) de déplacement en translation de la cloche (3), par des de moteurs (13) de vissage final/l'éleetrode, et par un dis- positif (14) d-'entraînement en rotation et de freinage de la cloche (3), l'ensemble des éléments de commande étant asservi pneumatiquement. 2. Machine, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le mandrin de centrage (7) est constitué par des mors (15) à épaulement intérieur (15"), qui engrènent par leur face arrière avec une spirale dentée (16), dont les dents coopèrent avec le pignon (17) de l'arbre d'un moteur pneumatique (18), par des flasques (19) et (20) solidaires du corps (1), et servant respectivement de support au moteur (18) et de centrage et de guidage de la spirale dentée (16), et de guidage des mors (15), par un ensemble butée (21) contact (22) de fin de course d'ouverture des mors (15), et par un ensemble butée (23) - tige de commande (24) - contact (25) de fin de course d'approche de la machine chargée sur une électrode en service. 3. Machine, suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les mors (15) sont pourvus chacun d'une patte (15') en saillie en direction du mandrin de serrage inférieur (5) et inclinée vers l'extérieur par rapport à l'axe de la cloche (3) d'un angle correspondant à l'angle d'inclinaison de la partie filetée d'extrémité de l'électrode, et l'épau lement intérieur (15") forme une cale de sécurité pour le transport et présente une épaisseur telle que tout contact entre les filets des électrodes à assembler soit évité. 4. Machine, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la butée expansible (8) équipant le mandrin (4) est constituée, de préférence, par des segments circulaires reliés entre eux à la manière de charnières au moyen d'axes (26) solidaires des mors (10), et avantageusement recouverts d'un manchon en néoprène, et les pignons (28) d'entraînement de sa spirale de serrage (27), au moyen d'un moteur pneumatique (32), sont chacun en liaison d'entraînement débrayable avec ladite spirale (27) au moyen d'un pignon (9) escamotable par l'intermédiaire d'un vérin (2Ç) et d'une genouillère (30) par pivotement autour d'un axe (31). 5. Machine, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la vis (11) de l'ensemble vis (11) - écrou (12) de déplacement en translation de la cloche (3) est solidaire de cette dernière par l'intermédiaire de vérins souples (33), avantageusement reliés à un réservoir tampon (33'), et coopérant avec un tambour (34) fixé sur un flasque (35) de l'extrémité supérieure de la cloche (3), ce flasque portant une couronne dentée (36) d'entraînement en rotation coopérant avec les moteurs (13) et avec le dispositif (14). 6. Machine, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 5, caractérisée en ce que l'écrou (12) est solidaire du corps (1) qui porte en outre, d'une part, les moteurs (13) de vissage final de l'électrode, qui sont sous forme de vérins de couplage (37) munis chacun d'un embrayage à denture (38) et d'un pignon d'entraînement (39) coopérant avec la couronne dentée (36), et, d'autre part, le dispositif d'entraînement en rotation et de freinage (14) de la cloche (3), qui est constitué par un pignon (40) d'entraînement de la cloche (3), solidaire d'un moteur pneumatique (41), et par un frein (42) interposé entre le moteur (41) et le pignon (40). 7. Machine, suivant l'une quelconque des revendications 1, 5 et 6, caractérisée en ce que l'écrou (12) est muni d'un contact de fin de course (43) détectant le déplacement vertical de la cloche (3) sous l'effet du gonflage des vérins souples (33), qui actionnent le tambour (34), et sur l'arbre de levage (44) solidaire de l'écrou (12) et de l'anse de levage (2) sont prévus des contacts de fin de course haute et basse (45) et (46) de la vis (11), qui coopèrent avec une rondelle (47) solidaire de cette dernier re. 8. Machine, suivant l'une quelconque des revendi cations 1, 5 et 6, caractérisée en ce que l'arbre d'en traînement d'au moins un pignon (39) d'un moteur (13) est muni, en outre,-d'une came (48) coopérant avec un contact de fin de course (49) de limitation de la rotation du pignon (39), qui est en circuit avec un pressostat temporisé taré à une valeur légèrement inférieure à celle du couple de serrage nécessaire entre les électrodes, et qui actionne après temporisation l'embrayage (38) du vérin (37) et commande le retour de ce dernier si ledit couple n'est pas atteint, en vue d'une répétition du serrage jusqu'à atteinte du couple. 9. Machine, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 5, caractérisée en ce que l'alimentation en air comprimé des vérins souples (33) et du réservoir tampon (33') s'effectue à travers une conduite coaxiale de la vis (11) qui est munie d'un raccord rotatif (50) relié à la conduite d'alimentation en air comprimé principale, qui est raccordée, soit à un compresseur prévu sur le pont roulant au moyen d'une conduite souple, soit à un réservoir sous pression prévu dans ou sur le corps (1)-. 10. Machine, suivant l'une quelconque des revendica tions 1 et 4, caractérisée en ce que le mandrin supérieur (4), est, en outre, équipé d'un contact de fin de course escamotable (51) actionné par un vérin (52), et commandant l'ouverture du mandrin inférieur (5) ainsi qu'une temporisa tion de remontée de la cloche (3) à son point de départ après une opération de vissage d'électrode. 11. Machine, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le mandrin inférieur (5) est muni, d'une part, sur la périphérie de sa partie de guidage (53), de soufflettes (54) à durée de fonctionnement limitée par temporisation, et dont la mise en marche est commandée par un interrupteur temporisé (55) actionné par une tige (56) en saillie sur la partie inférieure du mandrin (5), et, d'autre part, d'un contact (57) de fin de course d'ouverture des mors (58) coopérant, au moyen d'une tige (59) avec une came (60) solidaire d'un mors (58), les mors (58) étant pourvus, en outre, chacun d'une butée (61) coopérant avec un évidement correspondant d'un flasque de guidage (62). 12. Machine, suivant l'une quelconque des revendications 1, 3, 5, 7 et 10, caractérisée en ce que la cloche (3) est pourvue sur sa périphérie, au niveau des épaulements (15") des mors (15) du mandrin de centrage (7), de soufflettes (63), dont l'actionnement est commandé par l'intermédiaire d'une temporisation par le contact (22) de fin de course d'ouverture des mors, et dont la durée de fonctionnement est règlée par une autre temporisation en fonction des besoins.