Brevet FR2557485A1 — publié le 19850705

"Machine pour le soudaqe électriaue bout à bout de Profilés. L'invention concerne une machine pour le soudaae électriaue bout à bout de profilés, au'il s'aaisse de Profilés nleins tels que des rails de chemin de fer, ou des profilés creux tels que des tubes de aazoducs ou d'oléoducs. Ces machines se comPOsent d'un bâti rigide supportant deux ensembles de serrage gui viennent se serrer à proximité des extrémités à souder bout à bout des deux profilés afin de les positionner et de les maintenir en alignement parfait lors de 1 t opération de soudage. Cette opération de soudaqe s'effectue par étincelage et consiste à positionner les deux extrémités des profilés en aliqnement et à faible distance l'une de l'autre, puis à produire une multitude d'arcs électriques jusau'à ce aue ces extrémités des profilés soient portées à une température permettant leur soudage Les deux profilés sont alors rapprochés raPidement l'un de l'autre jusqu'à leur mise en pression pour produire leur soudage par forgeage. On comprend aue, compte tenu--de la1ongueur, de la rigidité et du poids des profilés a souder, les problèmes aue doivent résoudre ce type de machines sont principalement relatifs à la simnlicité, à la rapidité et à la précision du positionnement des deux extrémités de profilés en alignement l'une avec l'autre. Or, l'ensemble de ces résultats n'est pas obtenu de manière satisfaisante avec les machines connues. En effet, dans ces machines, l'aliqnement rigoureux des pièces à souder s'effectue soit en déplaçant l'une d'elles, manuellement ou mécaniauement, par rapport à son ou ses dispositifs de serrage puis en les serrant, soit en déplaçant après serrage partiel ou total du dispositif de serrage par rapport à une référence d'alignement en prévoyant ces dispositifs flottants par rapport à leur support. Ces dispositions ne fournissent pas des conditions d'emploi satisfaisantes car elles donnent lieu à des opérations ou à des mécanismes compliqués ou peu efficaces et offrent en outre le désavantage de réaliser l'aliqnement-recherché par mise. en regard seulement des sections des extrémités des deux barresà-souder et non pas des barres dans leur totalité ou du moins sur une grande longueur par le déplacement de l'une des barres par translation. La présente invention a pour.but de.remédier à ces inconvénients ainsi que de permettrelacréation d'une machine robuste et donc fiable, cette machine permettant également le dégagement des zones d'appui de serrage afin de ne-Pas gêner le déplacement du profilé.lors-du passage d'une opération de soudasse à la suivante. L'invention concerne ainsi une machine pour le soudage électrique bout à bout de profilés et, notamment, de rails de chemin de fer, machine comportant un bâti rigide supportant deux ensembles de serrage se serrant chacun, par l'intermédiaire de surfaces d'appui au voisi- nage des extrémités des profilés à souder bout à bout, machine caractérisée en ce que l'un des ensembles de serrage est supporté par le bâti par l'intermédiaire d'un premier chariot mobile dans une direction parallèle. à-celle des profilés à souder alors que l'autre ensemble de serrage est supporté par le bâti par l'intermédiaire d'un second chariot mobile suivant deux directions perpendiculaires entre elles et perpendiculaires à la direction de déplacement du premier chariot. Suivant une autre caractéristique de l'invention, au moins l'un des ensembles de serrage comporte, sur son chariot, au moins trois surfaces d'appui pour le serrage du profilé considéré, deux de.ces surfaces d'appui étant solidaires l'une de l'autre et formant entre elles un anqle. Suivant une autre caractéristicue de l-'inven- tion, les deux surfaces d'appui solidaires.et formant entre elles un angle sont solidaires de leur chariot de support. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les deux surfaces d'appui solidaires et formant entre elles un angle sont solidaires d'une platine mobile sur leur chariot, cette platine supportant également de manière mobile la ou les autres surfaces d'appui. Suivant une autre caractéristiquede l'lnven- tion, le premier chariot mobile parallèlement au profilé à souder, supporte un ensemble d'ébavurage par l'inter médiaire d'un axe de pivotementperpendtculaire à la direction de déplacement- de ce premier chariot. L'invention est représentée titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue latérale d'une machine conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus de la figure 1, - la figure 3 est une vue suivant H de la figure 1, - la fiqure 4 est une vue suivant C de la fiqure 1 - la figure 4a est une vue en coupe suivant L de la figure 1, - la fiqure 5 est une vue suivant K de la figure 1, - la figure 6 est une vue en perspective du dispositif d ' ébavurage, - la figure 7 est une vue en perspective de l'ensemble palpeur de position des extrémités des profilés à souder. La présente description sera relative à une machine de soudage par étincelage de portions de rails de chemin de fer. Cette machine se composed-'un.bâti. i recevant un premier ensemble de serrage 2 disposé au-dessous d'un ensemble de palpage de position 3, un second ensemble de serrage 4 supportant lui-même ensemble d'ébavurage 5, un ensemble de serrage complémentaire 6 et un ensemble générateur de courant alimentant en énergie électrique les surfaces d'appui des ensembles de serrage par l'intermédiaire de tresses conductrices 8. Les ensembles de serrage 2 et 4 sont destinés à serrer et à maintenir en alignement les deux portions de rail 9 et 10 aui sont à souder par étincelage en 11 à leurs extrémités en regard. Le bâti 1 constitue un ensemble de grande rigidité et comprend une embase 12 pourvue à ses extrémités de montants parallèles 13 et.14 qui sont traversés par les portions de rail 9 et 10, ces montants 13 et 14 étant reliés à leurs extrémités supérieures par des arbres entretoises 15. L'ensemble de serrage complémentaire 6 est destiné à maintenir la nouvelle portion de rail 10 après sa soudure en bout de la section 9 composée. de. plusieurs. portions déjà soudées ensemble, cet ensemble de soudage complementaire étant mis en oeuvre après l'opération de soudage et avant l'opération d'ébavurage pour tenir la portion 10 alors que 'ensemble de serrage principal 4 est desserré et déplacé par rapport à cette portion 10. Cet ensemble de serrage complémentaire se compose d'une platine verticale 16 fixée au montant 14 et sur laauelle sont prévus deux leviers 17 et 18 pivotant en 171 et 181 sous l'action de vérins 172, 182 Le levier 17 serre latéralement la portion de rail 10 en l'appliquant contre la surface de référence 161 de la platine 16 alors aue le levier 18 s'appliaue sur la base de la portion de rail 10 afin de la maintenir horizontalement. L'ensemble de serrage 4 (voir. figures 1, 2 et 3j se compose d'un chariot 22 qui est monté coulissant par l'intermédiaire d'arbres horizontaux 23 dans des paliers 24 de l'embase 12. Ces arbres 23 sont disposés parallèlement aux rails 9 et 10 de façon que le déplacement du chariot 22 sous l'action des vérins 221 permette soit de rapprocher les portions de rail 9 et 10 lors.de.l'opération de soudage, soit d'effectuer l'opération d.'ébavurage à l'aide de i'ensemble 5 comme cela sera-. décrit- ultérinurementt Le chariot 22 supporte à pivotement une platine 25 par l'intermédiaire d'un axe 251 disposé. parallèlement aux arbres 23, c'est-à-dire parallèlement à la direction des portions-de rail 9 et 10. Cette platine 25 dont l'axe de pivotement 25 est décalé du plan longitudinal médian de la machine, est reliée à un vérin 26 prenant appui sur le chariot 22 et dont l'actionnement permet donc de régler l'inclinaison transversale de la platine 25. Cette platine 25 supportée par le chariot 22 supporte elle-même la totalité des surfaces d'appui assurant le serrage latéral et vertical du rail 10. A cet effet, cette platine 25 comporte une surface d'appui inférieure 27 et une surface d'appui latérale 28, ces deux surfaces 27 et 28 qui sont solidaires l'une de l'autre et de la platine 25 formant entre elles un angle sensiblement égal à 900. Sur cette platine 25 est également monté un levier 29 pivotant sur l'axe 30, ce levier qui est commandé en pivotement à partir du vérin 31 comportant la surface d'appui latérale 32. La surface d'appui supérieure.33 est prévue à l'extrémité d'un levier 34 pivotant sur l'axe 35 de la platine 25 sous l'action d'un vérin 36. Du fait de cette construction, on constate que l'actionnement de la platine 25 par le vérin 26 permet d'agir simultanément sur la position de la. totalité des surfaces d'appui 27, 28, 32 et 33 afin que, prealablement au serrage on détermine la position verticale, latérale et angulaire des surfaces d'appui 27 et 28 qui constituent des surfaces de référence, afin que lors du serrage les surfaces d'appui 32 et 33 soient appliquées contre le rail 10 dans des directions perpendiculaires aux surfaces d'appui 28 et 27 et finalement afin que, lors de l'opération de desserrage, l'actionnement des vérins 26, 31 et 36 permette d'écarter les surfaces d'appui 27, 28, 32 et 33 du rail 10 pour autoriser, après l'opération de soudage, son coulissement dans la position du rail 9 sans frottement sur ces surfaces d'appui. L'ensemble de serrage 2 (vo-figures 1, 2, 4 et 4a) est monté mobile sur l'embase 12 suivant deux directions perpendiculaires entre. elles., à savoir verticale et horizontale, et perpendiculaires aux arbres 23 de coulissement du chariot 22. A cet effet, cet ensemble de serrage 2 est supporté par le bâti 12 par l'intermédiaire d'un chariot 40 pourvu d'un châssis inférieur 41 à déplacement vertical et d'un châssis supérieur 42 à déplacement transversal. Le déplacement vertical du châssis 41 par rapport au bâti 12 est obtenu par l'intermédiaire de cames 43 en forme de galets excentrés dont la rotation est obtenue par l'intermédiaire de la tringlerie 44 et à partir d'un vérin 45. Le châssis 42 est mobile transversalement sur le châssis 41 par l'intermédiaire d'arbres transversaux- 45, le déplacement de ce châssis 42 étant assuré par un vérin 46. Le châssis supérieur 42 du chariot 40 supporte i'ensemble des surfaces d'appui pour le serrage de la portion de rail 9, à savoir une surface d'appui inférieure 47, deux surfaces d'appui latérales 48 et 49 et une surface d'appui supérieure 50. Les surfaces d'appui inférieure 47 et latérale 48 sont solidaires l'une de l'autre et du chassies supérieur 42 du chariot 40, ces surfaces d'appui 47 et 48 formant entre elles un angle approximativement- droit La surface d'appui latérale 49 est fixée à l'extrémité d'un levier 51 pivotant sur l'axe 52 sous l'action d'un vérin 53. La surface d'appui supérieure 50 est fixée à l'extrémité d'un levier 54 pivotant sur un axe 55 sous l'action d'un vérin 56. Cette disposition permet d'assurer de manière indépendante l'alignement de la portion de rail 9 et le serrage de cette portion de rail. En effet, les surfaces 47 et 48 constituent des surfaces de référence contre lesquelles les surfaces d'appui 49 et 50 viennent serrer la portion de rail 9 lors de l'actionnement des vérins 53 et 56. Lorsaue ce serrage est effectué, il est alors possible d'actionner les vérins 45 et 46 afin de déplacer l'ensemble des surfaces d'appui et le rail au'elles enserrent dans un plan perpendiculaire à la direction du rail 10. Il est ainsi possible d'obtenir un alignement rapide et précis, sans que les déplacements nécessaires pour cet alignement influent sur le serrage du rail 9. Après l'opération d'alignement et de serrage du rail 9, il est nécessaire de bloquer en position l'ensemble de serrage 2. Cela est obtenu en prévoyant sur le montant 13 et sur le châssis supérieur 42 du. chariot 40, des surfaces de glissement respectivement 60 et 61, ces surfaces 60, 61 étant donc parallèles-au plan délimité par les directions de déplacement transversale et verticale. du chariot 40, elles-mémes déterminées par les cames 41 et les arbres 45. Sur le montant 13 est fixe un vérin 62 dont la tige passe avec un jeu ímportant au travers d'un orifice 421 du chariot supérieur 42. Parailleurs, cette tige du vérin 62 comporte à son extremite une tête 621 qui s'applique sur le pourtour de cette ouverture 421 de façon que par actionnement du vérin 62 la tette 621 exerce une force de traction sur le chariot 42 en. appliquant par une force de blocage la surface de glissement 61 contre la surface de glissement 60. L'ensemble d'ébavurage 5 représenté sur la figure 6 est destiné à être mis en actionnement après une opération de soudage et après avoir écarté l'ensemble de serrage 4 de l'ensemble de serrage 2 par actionnement des vérins 221 qui commandent le-mouvement. de soudage Lors de cette opération d'ébavurage qui a pour but de couper le bourrelet formé en relief dans le plan de soudage, cet ensemble d'ébavurage 5 supporté par le chariot 22, est entrainé en pisotement suivant un axe 63 perpendiculaire aux arbres 23 afin d'amener les couteaux d'ébavurage 64, 65, 66, 67 et 68 autour du ratl soudé 10. Chaque couteau est relié à un vérin d'actionnement 641, 651, 66riz 671, 681 qui resserrent les couteaux correspondants sur le rail, après quoi les vérins 221 sont actionnés afin de déplacer l'ensemble de serrage 4 sur les arbres 23 et de déplacer simultanément l'ensemble d'ébavurage dont les couteaux sectionnent alors le bourrelet formé dans le plan de soudage. Cette opération d'ébavurage s'effectue donc sans déplacement des rails par l'actionnement des vérins 221 assurant le déplacement de l'ensemble de serrage 4, c'est-à-dire sans devoir prévoir un moyen de déplacement axial particulier. En outre, cette opération peut s'effectuer très rapidement immédiatement après l'opération de soudage alors aue les pièces sont encore à température élevée. Egalement, par cette disposition, les couteaux d'ébavurage sont facilement accessibles en position relevée tandis que lors de l'ébavurage les parties coupées tombent dans un cendrier unique de la machine. L'ensemble de palpage (voir figures 1 et 7) a pour but de déterminer la position transversale de l'extrémité du rail 9 par rapport à l'extrémité du rail 10 avant leur soudage afin de réaliser un alignement parfait On notera que les informations.obtenues par cet ensemble de palpage pourront être introduites dans un ensemble calculateur afin de commander automatiquement les vérins 45 et 46 de réglage latéral et vertical de l'ensemble de serrage 2. Cet ensemble de palpage se compose d'un bras de support 70 monté pivotant sous l'action d'un vérin 71 sur un axe 72 fixé au montant 13 par l'intermédiaire d'un châssis 74. Ce bras 70 comporte à son extrémité libre des palpeurs latéraux 75 et verticaux 76 aui viennent se placer en regard de chaque extrémité de rail afin de produire les informations de positionnement nécessaires. Ces palpeurs 75, 76 pourront être soit des palpeurs électro-mécaniaues comme c'est le cas représenté et, dans ce cas, ces palpeurs 75 et 76 sont montés pivotants pour venir en contact des extrémités des rails. Ces organes palpeurs 75, 76 pourront également être de nature magnétique ou à laser. REVENDICATIONS i) Machine pour le soudage électrique bout à bout de profilés et, notamment, de rails de chemin de fer (9, 10), machine comportant un bâti rigide (1) supportant deux ensembles de serrage se serrant chacun, par l'intermédiaire de surfaces d'appui (27, 28,32i-33,-.47, 48, 49, 50) au voisinage des extrèm;;ttés-des profilés à souder bout à bout, machine caractérisée en ce que l'un des ensembles de serrage (4) est supporté par le bâti par l'intermédiaire d'un premier chariot (22) mobile dans une direction parallèle à celle des profilés (9, 10) à souder alors que l'autre ensemble de serrage est supporte par le bâti par l'intermédiaire d'un second.chariot (40) mobile suivant deux directions perpendiculaires entre elles et perpendiculaires à la direction de déplacement du premier chariot.(22). 2) Machine conforme à la revendication 1, carac térisée en ce qu'au moins l'un des ensembles de serrage (2, 4) comporte, sur son chariot (22, 40), au moins trois surfaces d'appui pour le serrage du profilé considéré, deux de ces surfaces d'appui (27, 28, 47, 48) étant solidaires l'une de l'autre et formant entre elles. un angle 3) Machine conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que les deux surfaces d'appui (47, 48) solidaires et formant entre elles un angle sont solidaires de leur chariot de support (40). 4) Machine conforme la revendication 2, caractérisée en ce aue les deux surfaces-d'apput (27, 28) solidaires et formant entre elles un angleHsont solidaires d'une platine (253 mobile sur leu-r-- chariot (22), cette platine supportant également de manière mobile la ou les autres surfaces d'appui (32, 33. 5) Machine conforme à la revendication 4, caractérisée en ce que la platine (25) est mobile par pivotement par l'intermédiaire d'un axe (251) parallèle à la direction de déplacement du premier chariot (22). 6) Machine conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que les deux surfaces d'appui solidaires (27, 28, 47, 48) forment approximativement entre elles un angle de 900. 7) Machine conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le premier chariot (4) mobile parallèlement au profilé à souder, supporte un ensemble d'ébavurage (5) par l'intermédiaire d'un axe de pivotement (63) perpendiculaire à la direction de déplacement de ce premier chariot (4). 8) Machine conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le second chariot (40) mobile dans deux directions perpendiculaires entre elles et à.la direction de déplacement- du premier chariot (22)-- supporte un ensemble (3) de palpage de la position relative des extrémités des profilés à souder, par l'intermédiaire d'un axe de pivotement (72) perpendiculaire à la direction de déplacement du premier chariot. 9) Machine conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le second chariot (40) est relié au bâti (1) par des surfaces planes desglissement (60, 61) prévues sur ce chariot et sur ce bâti ces surfaces étant parallèles au plan défini par les deux directions de déplacement perpendiculatres de ce second chariot (22), un moyen étant prévu pour bloquer le second chariot par rapport au bâti par serrage des deux surfaces de glissement l'une contre l'autre. 10) Machine conforme à-la revendication 4, caractérisée en ce que le premier chariot (22) mobile suivant une direction parallèle aux profilés à souder (9, 10) comporte une platine pivotante (25), cette platine supportant de manière fixe deux surfaces d'appui (27, 28) solidaires et formant entre elles un angle, ainsi qu'au moins une surface d'appui mobile (32, 33). 11) Machine conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque ensemble de serrage (2, 4) comporte quatre surfaces d'appui produisant deux à deux des directions de serrage perpendiculaires à savoir les deux surfaces d'appui (27, 28 et 47, 48) formant entre elles un angle et solidaires de la platine (25) du premier chariot. (22), respectivement du second chariot (40) ainsi que deux surfaces d'appui (32, 33 et 49, 50) mobiles par pivotement sur la platine (25) du premier chariot, respectivement sur le second chariot (40). 12) Machine conforme à l'une quelconque.des revendications précédentes, caractérisée. en- ce que le second chariot (40) se compose de deux châssis superposés (41, 42) le premier châssis (41) étant mobile verticalement sur le bâti (1) par l'intermédiaire de cames, le second châssis (42) étant mobile horizontalement sur le premier châssis (41) par l'intermédiaire de glissières (45).