Brevet FR2537893A1 — publié le 19840622

2537893- Machine à dresser des tubes ou des barres, dont les outils de dressage consistent en au moins un cylindre creux à surface interne convexe. La présente invention se rapporte à des machines pour dresser ou dégauchir à froid des tubes ou des barres présentant une section circulaire et, en particulier, à des machines dont les outils de dressage consistent en au moins un anneau ou cylindre creux à surface inter- ne convexe et, de préférence, en trois cylindres creux de ce type. Pour dresser des tubes ou des barres, on a tra- ditionnellement utilisé depuis longtemps le procédé dit " par tampon " selon lequel un tampon est abaissé, sur le tube devant être dressé (et disposé avec sa face convexe tournée vers le haut sur deux paliers espacés d'une distance appropriée), jusqu'à ce que la limite de déformation élastique du tube ait été dépassée à ce point Cependant, ce procédé sensiblement statique est imprécis et plutôt lent, il nécessite l'intervention de personnel qualifié pour les contrôles visuels et, actuellement, il est appliqué seulement dans des cas très particuliers. On connaît également des procédés de dressage par traction, dans lesquels le tube est serré très for- tement à chaque extrémité par deux paires de mors qui sont ensuite déplacées à l'écart l'une de l'autre dans le sens axial, provoquant un effet de déformation élas- tique qui résulte d'un étirage plutôt que d'une flexion. Ce procédé est affecté de plusieurs inconvénients, par exemple sa discontinuité et par conséquent sa lenteur, il produit de grandes quantités de barbes aux extrémi- tés (lesquelles doivent être éliminées après avoir été écrasées par les mors) et il requiert une quantité considérable de puissance. On connaît aussi des procédés de dressage par vibrations, dans lesquels le tronçon de tube ou de barre est poussé à travers des batteries de rouleaux de confi- gurations particulières, agencées les unes à côté des autres et se trouvant dans deux plans qui sont mutuelle- ment perpendiculaires et passent l'un et l'autre par l'axe idéal dudit tronçon, si bien que les vibrations engendrées dans ces deux plans au moyen d'un jeu de cames peuvent faire en sorte que la limite de déformation élas- tique soit atteinte dans toutes les fibres de la section droite Bien que ces procédés aient l'avantage d'être continus (c'est-à-dire de comporter une seule passe de travail), ils sont toutefois utilisés presque seulement dans les cas o les sections considérées ne sont pas circulaires En effet, ces systèmes ne seraient pas éco- nomiques pour des sections circulaires, étant donné qu'ils n'occasionnent pas le mouvement hélicoïdal du tronçon dont il pourrrait plus facilement être tiré parti. Restent enfin les procédés de dressage connus et largement répandus actuellement dans la plupart des cas se rapportant à des tubes et à des barres, procédés dans lesquels le tube est guidé à force par un jeu de rouleaux de configurations particulières, qui sont orien- tés de manière que leurs axes soient inclinés par rapport à l'axe du tube lui-même, ce dernier étant ainsi soumis à un mouvement hélicoïdal qui contribue de manière déci- sive à son dressage vis-à-vis de tous les différents plans passant par son axe idéal En plus du fait qu'ils possèdent des configurations et des diamètres différents en fonction des nombreuses applications, ces rouleaux peuvent tous être entraînés ou bien certains d'entre eux peuvent être montés à mouvement fou et ils peuvent être agencés individuellement, par paires ou par trois, de façon qu'un nombre de rouleaux supérieur à un puisse être simultanément en contact avec la circonférence d'un même tronçon du tube. D'autre part, il est établi que la rotation rigi- de d'un tronçon autour d'une ligne qui en est déviée à l'oblique provoque une surface de révolution connue sous l'expression "hyperboloide à une nappe", c'est-à-dire un ensemble superficiel quadratique de lignes droites; malgré la liberté de configuration mentionnée ci-dessus,- cette surface courbe est généralement choisie de façon qu'une génératrice du tube puisse coïncider en permanen- ce avec l'une des génératrices de l'hyperboloide. Cela vise à obtenir entre le rouleau et le tube un contact non seulement linéaire, mais également recti- ligne, réduisant ainsi l'usure, la consommation de puis- sance et, en particulier, des détériorations résultant d'empreintes ou de marques qui affectent la surface ex- terne du tube et résultent d'un glissement ou patinage relatif de ce dernier L'utilisation de rouleaux agencés par paires ou par trois empêche également toute ovalisa- tion du tube qui ne pourrait pas être évitée avec un simple contact périphérique. Néanmoins, même la silhouette en forme d'hyper- boloide, dont la fabrication est souvent difficile en ce qu'elle nécessite des gabarits particuliers et doit tenir compte de la qualité de l'acier utilisé, n'élimine pas complètement le patinage, étant donné que les courroies tournent à des vitesses différentes aux points de chaque rouleau situés à des distances différentes de son axe. D'autre part, un contact rectiligne entre les généra- trices peut seulement se produire lorsque l'angle d'in- clinaison de l'axe du rouleau par rapport à celui du tube correspond à l'angle caractéristique de l'hyperbole, c'est-à-dire l'angle que forment les asymptotes avec son axe transversal C'est pourquoi l'on rencontre dans la pratique des contours superficiels différant de l'hyper- boloide théorique, soit plus sophistiqués, soit davantage empiriques pouvant aller jusqu'à un contour circulaire, ces contours étant souvent obtenus-par les utilisateurs qui soumettent eux-mêmes les rouleaux à un nouvel usinage. Dans tous les cas, s'il est seulement prévu deux rouleaux à configuration en hyperboloide, l'angle carac- téristique précité doit être sensiblement Petit afin de limiter le patinage; cela signifie par conséquent que les rouleaux doivent présenter une longueur axiale assez grande afin de provoquer une adhérence suffisante pour déplacer le tube vers l'avant, la vitesse de ce mouve- ment étant proportionnelle au sinus dudit angle D'autre part, si plusieurs rouleaux sont agencés les uns derrière les autres dans le sens axial, le volume occupé sur l'axe peut souvent avoir des conséquences négatives nécessi- tant la présence de prolongements et de supports de pi- gnons, d'o résulte l'inconvénient supplémentaire d'une production considérable de copeaux aux extrémités, la flexion de ces dernières ne pouvant pas être empêchée. La présente invention a par conséquent pour objet de proposer une machine pour dresser des corps allongés de section circulaire (des tubes ou des barres), comportant au moins un cylindre creux rotatif de n'impor- te quelle surface externe, de surface interne convexe et, en particulier, de section diamétrale consistant en une hyperbole. Selon une forme de réalisation préférentielle de l'invention, ladite machine comprend trois cylindres creux de ce type qui se succèdent le long de l'axe du tube, l'axe propre de chaque cylindre creux étant incli- né d'un même angle par rapport à l'axe dudit tube Une rotation à la même vitesse est imprimée aux deux cylin- dres creux extrêmes qui sont entraînés, tandis que le cylindre creux central est monté à mouvement libre et est obligé de tourner par suite de sa friction sur le tube proprement dit Pour les deux cylindres extrêmes, l'angle d'inclinaison est orienté dans la même direc- tion (c'est-à-dire la direction dans laquelle le tube, se meut vers l'avant), cependant que le cylindre central peut être incliné dans la direction opposée. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale schéma- tique se limitant aux trois cylindres creux de dressage d'une machine conformément à l'invention; la figure 2 est une vue par-dessus des trois cylindres creux représentés sur la figure 1; la figure 3 est une élévation latérale inté- grale d'une forme de réalisation de la machine conçue selon l'invention et équipée de trois cylindres creux tels que représentés sur la figure 1; la figure 4 est une vue schématique correspon- dant à la figure 1 et montrant une variante de réalisa- tion selon l'invention; et la figure 5 est une vue schématique d'une autre variante de réalisation. En observant les dessins,les figures 1 et 2 illustrent schématiquement l'agencement, autour d'un tube ou barre 1 devant être dressé, de trois anneaux ou cylindres creux faisant partie d'une machine confor- mément à la présente invention. Les deux cylindres creux extrêmes 2 et 4 sont mutuellement parallèles et sont menés par n'importe quel moteur connu (non représenté), en étant entraînés en rotation à la même vitesse dans la direction d'une flèche F, ce qui fait que la barre 1 non seulement tourne dans la direction de cette flèche F, mais est également sou- mise à une composante de déplacement en translation dans la direction d'une flèche G,et qu'elle se déplace ainsi vers l'avant avec un mouvement hélicoïdal L'un des cylindres creux, c'est-à-dire le cylindre 2 dont le diamètre minimal est plus grand que le diamètre externe de la barre, est représenté comme s'il était transparent afin de montrer sa configuration interne qui est en fait identique à celles des deux autres cylindres creux, c'est-à-dire qu'il présente optimalement une section diamétrale consistant en une hyperbole et que, en d'autres termes, il décrit intérieurement une hyperboloide creuse à une seule nappe Un anqle d'inclinaison a par rapport à l'axe de la barre 1 est identique pour les trois cylin- dres creux, mais le cylindre central 3 pourrait aussi être orienté dans la direction opposée, comme cela ressor- tira ci-après à l'appui de la figure 3 En outre, ledit cylindre central 3 accuse un déplacement vers le bas par rapport aux deux cylindres extrêmes, entrant ainsi en contact avec la barre 1 le long de la génératrice supé- rieure plutôt que le long de la génératrice inférieure comme c'est le cas des deux autres cylindres, si bien que la barre se comporte comme un fléau en appui sur deux paliers unilatéraux avec une charge appliquée en son centre. On fera observer que même un petit angle d'incli- naison îL peut donner naissance à un angle de torsion ou de grippage qui est de trois à quatre fois supérieur à celui pouvant être obtenu en utilisant les rouleaux ex- trômes selon l'art antérieur Cette caractéristique, qui provoque une vitesse inférieure de mouvement vers l'avant et grâce à laquelle les bandes superficielles sur la barre atteignant la limite de déformation élasti- que sont plus rapprochées, se traduit par conséquent par le fait que pratiquement toute la surface de la barre (et non pas seulement une bande hélicoldale) est immédia- tement couverte en une seule et unique passe, évitant ainsi la nécessité de passes ultérieures. Par comparaison avec des rouleaux de l'art antérieur, le plus grand angle de torsion diminue égale- ment la possibilité de chocs et de coincements lors de l'attaque des rouleaux, ainsi que d'un dérapage latéral des extrémités antérieure et postérieure, limitant ainsi également les accidents. On observera à présent la figure 3 qui repré- sente intégralement une forme de réalisation préféren- tielle de la machine, dans laquelle chacun des trois cylindres creux est emprisonné dans un montant respectif de support 12, 13 ou 14, ce montant pouvant tourner autour de son propre axe diamétral vertical jusqu'à ce que l'an- N'I gle d'inclinaison souhaité soit atteint Naturellement, des liaisons mécaniques, hydrauliques ou oléodynamiques sont prévues entre des arbresverticaux 6 et 8 des deux supports extrêmes 12 et 14, de manière à assurer que ces derniers aient le même angle d'obliquité Sur la figure 3, ces liaisons sont illustrées schématiquement par une biellette 9 aux extrémités de laquelle peuvent respectivement pivoter lès arbres 6 et 8 des montants 12 et 14, et qui présente également un pivot central 10 sur lequel est monté un bras vertical 7 utilisé pour suppor- ter le montant central 13 et pour en ajuster la hauteur. Les cylindres creux sont mutuellementparallèles, ils comportent le même angle d'inclinaison îX orienté dans la même direction axiale et ils peuvent tourner autour de leurs axes respectifs à l'intérieur de leurs montants propres de support; à cet effet, on a prévu des paliers non représentés ainsi que, pour les cylindres creux extrêmes,des courroies dentées et des moteurs (de préfé- rence hydrauliques) pour actionner-ces cylindres propre- ment dits Chaque montant est installé sur une semelle il qui est subdivisée en des régions distinctes corres- pondant aux différents montants, une région centrale il' étant mobile en hauteur par rapport aux autres régions et étant actionnée par le bras d'ajustement précité 7 (muni par exemple d'un vérin à vis), de façon à assurer le réglage dans le sens vertical par rapport au diamètre de la barre devant être dressée et en fonction de la déviation de courbure résiduelle. Etant donné que, sur chaque surface en forme d'hyperboloide, on peut distinguer deux groupes de lignes droites parallèles ayant chacun le même angle caractéris- tique, mais une inclinaison d'un signe opposé par rapport à l'axe de la barre, une rotation peut, dans certains cas, être imprimée au montant central 13 (et par consé- quent au cylindre creux 3) dans la direction opposée à celles des deux montants externes des cylindres menés, comme le montre la figure 3 Dans ce cas, le cylindre 3 = est mu à une faible vitesse angulaire et il exerce un léger effet de freinage qui est plus ou moins opportun tandis que, d'autre part, le volume axial est accru et la déviation de courbure résiduelle est de ce fait sensi- blement plus grande Cependant, ce volume peut être suf- fisamment limité si l'on opte pour la forme de réalisa- tion selon la figure 1 dans laquelle tous les cylindres creux sont mutuellement parallèles, ce qui se traduit par une réduction de l'encombrement global de la machine dans le sens axial et de la flèche formée par la barre 1 à l'intérieur de cette machine, avec l'avantage considéra- ble d'une réduction plus grande encore de la déviation de courbure résiduelle qui, pour un diamètre donné, est proportionnelle au carré de la longueur, c'est-à-dire la distance entre les deux cylindres extrêmes 3 et 4 Un autre avantage à-ne pas négliger consiste en la réduction radicale, pour la même raison, de la flexion résiduelle aux extrémités et des copeaux qui en résultent, phéno- mènes inévitables dans des machines de dressage connues à plusieurs rouleaux. Le type de réalisation selon la figure 3, compor- tant des montants de support qui emprisonnent complètement et hermétiquement leurs cylindres associés, se prête aussi particulièrement bien pour actionner les cylindres extrê- mes entraînés au moyen de moteurs hydrauliques (turbines) à la place de moteurs électriques, en équipant lesdits cylindres proprement dits d'un aubage périphérique radial et en admettant du fluide de travail à l'intérieur des montants de support par l'intermédiaire d'électro- vannes 22, 22 ', 24 et 24 ', comme représenté schématiquement sur la figure 3 De la sorte, les inconvénients dus aux entraînements peuvent être évités et une synchronisation entre les deux cylindres entraînés peut être aisément obtenue au moyen d'un circuit hydraulique tel que repré- senté schématiquement sur la figure. Il résulte cependant, de la description qui précède, que l'avantage principal de la présente inven- tion est son extrême simplicité structurelle qui non seulement facilite considérablement un ajustement des organes de dressage, mais qui permet également des coûts d'installation et de fonctionnement très faibles Bien entendu, il est également possible de prévoir des formes de réalisation plus compliquées, équipées de groupes comprenant plus de trois cylindres qui coopèrent tous de la façon décrite ci-dessus, ou bien de combinai- sons de cylindres et de rouleaux, comme dans la forme de réalisation représentée schématiquement sur la figure 4, dans laquelle le cylindre central fou est remplacé par un rouleau de pression également monté à mouvement libre En particulier lorsque des paliers bilatéraux sont nécessai- res, il est possible de loger dans un cylindre creux selon l'invention un rouleau de configuration en hyper- boloide, ledit cylindre comportant une surface complémen- taire identique à celle dudit rouleau, afin d'obtenir un effet de calibrage et d'empêcher une quelconque ovalisa- tion de la barre Cette solution est également illustrée schématiquement sur la figure 5. D'autre part, les paliers unilatéraux empêchent un aplatissement de la barre ou du tube (en particulier dans le cas de petites épaisseurs) et ils permettent d'économiser une quantité de puissance considérable Enfin, lorsqu'on utilise la machine décrite dans le présent mémoire, il est possible de dresser des tubes ou des barres dont les extrémités sont apprêtées par usinage (filetées, refoulées, à tulipes et à embouts mâles, etc), par un simple déplacement vertical en temps utile du montant central de support associé au cylindre fou, d'o il résulte que les longueurs extrêmes du tube ou de la barre peuvent s'étendre de part en part avec jeu,alors que ces longueurs extrêmes seraient sinon susceptibles d'entra- ver le mouvement vers l'avant et qu'elles doivent être mani- pulées avec précaution. Des ajouts, changements et modifications peu- vent être apportés par l'homme de l'art aux formes de réalisation décrites et illustrées de la machine selon l'invention, sans sortir du cadre de cette dernière, dans la description de laquelle toutes les considéra- tions déjà connues et les mesures déjà adoptées pour des machines de dressage de tubes à rouleaux multiples n'ont pas été mentionnées. REVENDICATIONS 1 Machine de dressage à froid de tubes ou de barres présentant une section circulaire, machine carac- térisée par le fait qu'elle comporte trois outils d'u- sinage dont au moins l'un consiste en un anneau ou cylindre creux rotatif de n'importe quelle surface ex- terne et de surface interne à courbure convexe, qui présente un diamètre interne minimal plus grand que le diamètre externe du tube ou de la barre devant être dressé, et qui est monté autour de cette barre avec son axe de rotation incliné par rapport à l'axe de cette dernière, afin d'éliminer le jeu existant entre les deux éléments. 2 Machine selon la revendication 1, caractéri- sée par le fait qu'elle comporte au moins deux parmi les cylindres creux précités ( 2, 3,4) qui sont montés à rotation autour de la barre ( 1) devant être dressée, au moins l'un desdits cylindres étant entraîné de façon à tourner autour de son axe propre et à imprimer à la barre proprement dite un mouvement simultané de rota- tion et de translation dans la direction de la compo- sante axiale de mouvement vers l'avant, l'angle d'in- clinaison (a) entre le cylindre creux et la barre étant le même pour tous les cylindres entraînés qui tournent. à la même vitesse périphérique aux points de contact avec ladite barre. 3 Machine selon la revendication 2, caractéri- sée par le fait que les cylindres creux ( 2, 3, 4) sont au nombre de trois, sont montés les uns derrière les autres et sont fortement rapprochés les uns des autres en occupant un volume minimal le long de la barre ( 1); par le fait que les deux cylindres externes ( 2 et 4) sont entraînés par des moteurs en faisant progresser la barre proprement dite et sont mutuellement parallèles du même angle d'inclinaison (CL) par rapport à l'axe de cette barre; et par le fait que le cylindre central ( 3) est monté à mouvement libre mais est également chargé dans le-sens axial, son axe de rotation se trouvant à une hauteur prédéterminée et ajustable, de façon à faire tourner ladite barre ( 1) par friction tout en lui appli- quant une force qui agit de haut en bas et fait avoisi- ner la limite de déformation élastique de la matière. 4 Machine selon la revendication 3, caractéri- sée par le fait que les cylindres creux ( 2, 3, 4) sont emprisonnés dans des montants respectifs de support ( 12, 13, 14) installés sur des semelles ( 11, 11 ') qui sont reliées à leur tour, sur des-paliers de support, à des arbres ( 6, 8) en vue d'ajuster l'angle d'inclinaison (O") des montants externes ( 12, 14), ainsi que l'angle d'in- clinaison (oc) et le bras vertical ( 7) du montant central de support ( 13), lesdits axes verticaux ( 6, 7, 8) étant mutuellement reliés par un organe de transmission ( 9). 5 Machine selon la revendication 4, caractéri- sée par le fait que les montants externes de support ( 12, 14) entourent hermétiquement les cylindres creux corres- pondants ( 2 et 4), ces derniers présentant une surface externe munie d'un aubage afin de fonctionner comme une turbine sous l'action d'un fluide de travail introduit sous pression dans lesdits montants par un moteur hydrau- lique, par l'intermédiaire d'électrovannes ( 22, 22 ', 24, 24 ') actionnées en synchronisme. 6 Machine selon la revendication 1, caractéri- sée par le fait que la surface interne de chacun des cylindres creux ( 2, 3, 4) est configurée en une hyperbole, l'espace libre à l'intérieur de chacun desdits cylindres ayant la forme d'une hyperbololde à une nappe coaxiale audit cylindre considéré. 7 Machine selon l'une quelconque des revendica- tions 3 à 5, caractérisée par le fait que les trois cylindres creux ( 2, 3, 4) sont mutuellement parallèles et présentent le même angle d'inclinaison (et) orienté dans la même direction axiale. 8 Machine selon l'une quelconque des revendica- tions 3 à 5, caractérisée par le fait que le cylindre central ( 3) présente le même angle d'inclinaison (cc) par rapport à l'axe de la barre ( 1), mais est orienté dans la direction opposée vis-à-vis des deux cylindres externes ( 2 et 4), exerçant ainsi un effet de freinage sur ladite barre devant être dressée. 9 Machine selon la revendication 2, caractéri- sée par le fait qu'elle comprend deux cylindres creux externes entraînés par des moteurs, ainsi qu'un rouleau central comportant une surface externe concave, qui est monté à mouvement libre et dont l'axe se trouve à une hauteur prédéterminée, de manière à exercer une pression de haut en bas sur la barre ( 1)et à être mené en rota- tion par cette barre par suite d'une friction - Machine selon la revendication 3, caractéri- sée par le fait qu'un rouleau de type connu, comportant une surface externe concave complémentaire et identique à la surface interne du cylindre creux, est intercalé entre la barre devant être dressée et chacun des deux cylindres externes ( 2 et 4) entraînés par des moteurs, transmettant ainsi par friction le mouvement rotatoire inversé du cylindre correspondant.