Brevet FR2567054A1 — publié le 19860110

La présente invention concerne le soudage et a notamment pour objet un dispositif pour l'enlevement de la bavure formée lors du soudage de pièces en bout par résistance. L'invention peut être notamment appliquée avec le plus grand succès au soudage en bout par résistance de tubes d'un diamètre de lld à 325 mm et de rails de tous types et dimensions. En outre, l'invention peut être utilisée lors du soudage en bout par résistance de différents profilés laminés, par exemple de profilés en U, à double T, de cornières, ainsi lors du soudage de pièces de section en caisson et de ferraillages divers. On connaît un dispostif qui est utilisé pour l'enlèvement de la bavure lors du soudage de rails en bout par résistance (brevet Etats-Unis d'Amerique n0 4175897 du 21 Septembre 1979), comportant un boîtier composite assemblé suivant l'axe vertical de la pièce à souder. Ce boîtier est exécuté sous forme d'une paire de pinces pourvue d'un mécanisme pour le blocage de la pièce à souder. Deux outils de coupe, disposés d'une manière symétrique par rapport à l'axe vertical de la pièce à souder, sont articulés à l'une desdites pinces, et sont aussi articulés à un outil de coupée disposé perpendiculairement à l'axe vertical de la pièce à souder. Lesdits outils de coupe entourent la pièce à souder suivant tout son pourtour ou profil. L'outil de coupe disposé perpendiculairement à l'axe vertical de la pièce à souder est rigidement solidiaire du mécanisme de serrage des outils de coupe symétriques, les axes des articulations desdits outils de coupe étant rigidement solidaires de l'une des pinces. En agissant sur les elements de pince bloquant la pièce à souder, le mécanisme de blocage fait tourner, autour des articulations, les outils de coupe symétriques qui entourent la pièce à souder suivant son profil. En même temps, le mécanisme de serrage des deux outils de coupe symétriques fait déplacer lesdits outils de coupe vers le haut suivant l'axe vertical de la pièce à souder, jusqu'à ce qu'ils viennent en contact avec la pièce à souder en formant un écartement entre les outils de coupe et la pièce. Toutefois, cet écartement entre la pièce à souder et les outils de coupe n'est pas réglable car les axes des articulations des outils de coupe symétriques sont montés sur la pièce à une certaine distance de l'axe de la pièce à souder. Pendant l'utilisation du dispositif, les parties du mécanisme de blocage qui entrent en contact avec la pièce à souder s'usent. En conséquence, l'écartement entre les outils de coupe et la pièce à souder change. De ce fait, la qualité de l'enlèvement de la bavure et le rendement du soudage baissent. On s'est donc proposé de mettre au point un dispositif pour l'enlèvement de la bavure lors du soudage en bout par résistance, dans lequel l'articulation des outils de coupe disposés symétriquement avec la pince serait réalisée de façon à assurer une haute qualité de l'enlèvement de la bavure en même temps qu'un rendement élevé. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un dispositif pour l'enlèvement de la bavure formée lors du soudage de pièces en bout par résistance, comportant un boîtier assemblé suivant l'axe vertical de la pièce à souder et exécuté sous forme d'une paire de pinces munie d'un mécanisme de blocage de la pièce à souder et entourant la pièce à souder suivant tout son pourtour ou profil, des outils de coupe disposés symétriquement par rapport à l'axe vertical de la pièce à souder et liés par des articulations à l'une des pinces, et un outil de coupe disposé perpendiculairement à l'axe vertical de la pièce à souder, articulé auxdits outils de coupe et rigidement solidaire d'un mécanisme de serrage desdits deux outils de coupe contre la pièce à souder, les axes des articulations des outils de coupe symétriques étant liés rigidement à la pince, caractérisé, selon linventionRen ce que les axes des articulations des outils de coupe symétriques sont excentriques, la valeur "e" de cette l'excentricité étant déterminée par la relation e = 0,075 d ou d est le diamètre de l'axe de l'articulation correspon danse Le fait que les axes des articulations des outils de coupée disposés symétriquement sont excentriques et que la valeur de l'excentricité est déterminée conformément a la relation e = 0,075 d, il est possible de maintenir lcar tement admissible entre les outils de coupe et la pièce à souder Pendant la rotation, les axes excentriques agissent par leur partie excentrique sur les outils de coupe symé- triques grâce à leur liaison articulée avec ceux-ci Les axes déplacent alors les outils de coupe symétriques par rapport à la pièce à souder d'une valeur correspondant à l'écartement admissible entre les outils de coupe et la pièce à souder La valeur de l'excentricité déterminée conformément à la relation e = 0,075 d permet d'équilibrer les moments appliqués aux axes excentriques lors de l'en- lèvement de la bavure et de maintenir les axes dans la position requise Pendant l'enlèvement de la bavure, la force d'élasticité de celle-ci, qui apparat entre les outils de coupe symétriques et la pièce à souder, est transmise perpendiculairement par ces outils de coupe aux aes excentriques Ensuite cette force est transmise par les axes excentriques à la pince Sous l'action de la force d'élesticité, une force de contact ayant deux composantes est engendrée entre la pince et l'axe excentrique. L'une des composantes de cette force de contact est une force de frottement qui est orientée parallèlement aux surface entrant en contact, c'est-à-dire orientée suivant la tangente aux surfaces des axes. La seconde composante de la force de contact est orientée perpendiculairement aux surfaces de contact et constitue une force de réaction à la force d'élasticité. Sous l'action de la force de contact, un moment égal au produit de la valeur de la force de frottement par la moitié du diamètre de l'axe excentrique est appliqué aux axes excentriques. Ce moment empêche l'axe excentrique de tourner et le maintient dans la position requise étant donné que l'excentricité e = 0,075 d permet de contrebalancer le moment de la force d'élasticité par le moment de la force de frottement engendrée entre les axes excentriques et les pinces. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle ci apparatront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble du dispositif proposé pour l'enlèvement de la bavure lors du soudage en bout par résistance, monté sur une soudeuse, - la figure 2 est une vue en coupe suivant Il-Il de la figure 1 (par des traits fins on a représenté en coupe la position du dispositif après le déblocage de la pièce à souder (tube) - la figure 3 est une coupe partielle suivant III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue schématique illustrant l'application des force sur l'axe des outils de coupe disposés symétriquement, selon l'invention. Le dispositif proposé pour l'enlèvement de la bavure lors du soudage en bout par résistance, représenté sur les figures, est destiné de préférence au soudage de tubes d'un diamètre de 114 à 325 mm. Ce dispositif peut être utilisé lors du soudage de rails de tous types et dimensions, de différents profilés, de pièces de section en caisson, de ferraillages et d'autres profiles. Le dispositif pour l'enlèvement de la bavure lors du soudage en bout par résistance comporte un boîtier composite (figure 1) démontable suivant l'axe vertical 2 (figure 2) de la pièce (par exemple du tube) à souder 3 et constitué par une paire de pince 4 et 5 (figure 1). Les pinces 4 et 5 possèdent un mécanisme de refoulement 6 et un mécanisme (7) de blocage du tube 3 (figure 2). Le dispositif comporte aussi trois outils de coupe 8, 9 et 10 qui entourent le tube 3 suivant tout son pourtour ou profil. Les outils de coupe 8 et 9 sont disposés d'une manière symétrique par rapport à l'axe vertical 2 du tube à souder 3 et soit articulés par des axes 11 et 12 à l'une des pinces, par exemple à la pince 4. L'outil de coupe 10 est disposé perpendiculairement à l'axe vertical 2 du tube à souder 3 et est articulé à son tour, par les axes 13 et 14, aux outils de coupe 8 et 9. Les outils de coupe 8 et 9 sont munis d'un mécanisme 15 servant à les serrer contre la pièce à souder 3 et lié rigidement à l'outil de coupe 10. Les outils de coupe 8 et 9 comportent des articulations 16 et 17. Les axes 11 et 12 sont liés rigidement à la pince 4 à l'aide d'un arrêtoir 18 (figure 3) et comportent des évidements 19, par exemple de forme hexaèdre, pour recevoir une clé mâle. Les pinces 4 et 5 (figure 2) comportent une paire de flasques de blocage 20 et 21 et un axe commun 22. les flasques de blocage 20 et 21 sont articulés entre eux par un axe commun 22 sur lequel est monte un mécanisme 7 de blocage du tube 3. Le mécanisme de blocage 7 comporte un vérin de blocage 23 avec une tige 24, des leviers 25 et 26 articu les par des axes 27 et 28 aux flasques de blocage 20 et 21, une traverse 29 articulée par des axes 30 et 31 aux leviers 25 et 26 et calée sur la tige 24 du vérin de blocage 23. Le mécanisme de refoulement 6 (figure 1) comporte deux vérins 32 (l'un de ceux-ci n'est pas montré sur les figures), liés rigidement à l'une des pinces 4 et 5, par exemple à la pince 4, et des tiges de refoulement 33 et 34 (figure 2). Les tiges de refoulement 33 et 34 sont rigidement fixées à la pince 5 (figure 1). Le mécanisme 15 (figure 2) de serrage des outils de coupe 8 et 9 contre le tube à souder 3 comporte un butoir 35 monté rigidement sur la traverse 29, un poussoir 36 lié rigidement au butoir 35, et un levier 37 à deux bras, articulé au vérin de blocage 23, l'un des bras dudit levier coopérant avec le poussoir 36. A l'autre bras du levier 37 est articulée une poutre 39 sur laquelle agit un ressort 38; les extrémités de cette poutre sont liées rigidement, par l'intermédiare des tringles 40 et 41 > à l'outil de coupe 10 disposé perpendiculairement à l'axe vertical du tube 3. Selon l'invention, les axes 10 et 12 des articulations des outils de coupe 8 et 9 disposés symétriquement sont excentriques, la veleur "e" de cette excentricité étant choisie à l'aide de la relation e = 0,075 d ou d est le diamètre de l'axe correspondant 11 ou 12. Le dispositif proposé fonctionne de la manière suivante. Pendant le blocage du tube 3 (figure 1) dans les pinces 4 et 5, la tige 24 (figure 2) du vérin de blocage 23 descend conjointement avec la traverse 29. Les leviers 25 et 26 tournent autour de leurs axes 27, 30 et 28,31 au voisinage de la position horizontale en faisant ainsi tourner les flasques de blocage 20 et 21 autour de leur axe commun 22. Les flaques de blocage 20 et 21, en tournant autour de l'axe commun 22, éloignent de l'axe vertical 2 du tube 3 leurs extrémités supérieures. Les extrémités inférieures des flasques de blocage 20 et 21 se rapprochent l'un de l'autre conjointement avec les axes 11 et 12 des articulations 16 et .17, lesdits axes étant fixés rigidement sur ces extrémités, et les outils de coupe 8 et 9 tournent conjointement avec eux autour des axes 13 et 14.Les outils de coupe symdtriques 8 et 9 commencent à entourer le tube 3 suivant son profil. L'outil de coupe supérieur 10 joue en outre le rôle d'une tringle accouplant les outils de coupe symétriques 8 et 9. Au fur et a mesure que la traverse 29 descend, son butoir 35 fait déplacer le poussoir 36 vers le bas. Le poussoir 36 pousse le bras correspondant du levier 37 à deux bras et le fait tourner vers le bas. A ce moment, l'autre bras, sur lequel est articulée la poutre 35 sollicitée par le ressort 38, du levier 37 à deux bras monte et excerce une pression sur le ressort 38. Le ressort 38 transmet le mouvement du levier 37 à deux bras vers le haut à la poutre 39 dont les extrémités sont liées rigidement aux outils de coupe symétriques 8 et 9 à l'aide des tringles 40 et nl, Les outils de coupe 8, 9 et 10 se déplacent vers le haut suivant l'axe vertical 2 du tube 3 dans les articulations 16 et 17 des outils de coupe symétriques 8 et 9 et entourent le tube 3 suivant tout son profil en formant entre eux et celui -ci l'écartement admissible. S'il est nécessaire de modifier l'écartement entre les outils de coupe 8, 9 et 10 et le tube 3, on libère les axes 11 et 12 des articulations 16 et 17 des outils de coupe 8 et 9 symétriques de leur fixation rigide par l'arrêtoir 18 (figure 3) dans les flasques 20 et 21 et on engage une clé, par exemple une clé hexaèdre mâle, dans les rainures 19 des axes Il et 12 (figure 2). Ensuite on tourne les axes excentriques 11 et 12 dans les flasques de blocage 20 et 21 et on modifie la distance entre l'excentriaité des axes 8 et 9 et l'axe vertical 2 du tube 3 (la position extrême de l'axe excentrique 11 et de l'outil de coupe 8 est montrée par des traits fins sur la figure 3). Lorsqu'on fait tourner les axes excentriques 11 et 12 (figure 2), la partie excentrique des axes 11 et 12 appuie sur les outils de coupe symétriques 8 et 9.A ce moment, les outils de coupe symétriques8 et 9 se déplacent par rapport au tube 3, et en se servant d'un instrument de mesure (règle, pied à coulisse, jauge, etc.) on établit la valeur admissible de l'écartement entre les outils de coupe 8 et 9 et le tube 3. Ceci fait, on lie rapidement les axes 11 et 12 des articulations 16 et 17 des outils de coupe symétriques 8 et 9 à la pince 4 au moyen de l'arrêtoir 18 (figure 3). Une fois le tube 3 (figure 1) bloqué dans les pinces 4 et 5, on procédé au soudage. Le soudage terminé, on libère le tube 3 bloqué dans la pince 4 sur laquelle sont montés les outils de coupe 8, 9, 10 en réduisant la pression dans le vérin de blocage 23 (figure 2). Les flasques de blocage 20 et 21 et les outils de coupe symétriques 8 et 9 eux-aussi ne se desserrent pas totalement, ils s'écartent du tube 3 a d'une valeur qui permet aux flasques de blocage 20 et 21 de glisser suivant la surface de tube 4. Ensuite la pince 4 (figure 1) se déplace vers la pince 5 conjointement avec les outils de coupes 8, 9 et 10 montés sur celle-ci, grâce à la course complémentaire des tiges 33 et 34 (figure 2) des vérins de refoulement (figure 1) qui sont liées rigidement à la pince 5. Les outils de coupe 8, 9 et 10 coupent alors la bavure du joint soudé suivant tout le profil du tube 3 avec une surépaisseur dont la valeur n'est pas supérieure aux tolérances établies pour le soudage des tubes. De plus, pendant l'enlèvement de la bavure, une force P (figure 4) due à l'élasticité de la bavure coupée est alors engendrée entre les outils de coupe 8, 9 et 10 et le tube 3 et est transmise perpendiculairement par l'intermétiaire des outils de coupe symétriques 8 et 9 aux axes excentriques 11 et 12.Ensuite la force P de l'élasticité de la bavure coupée est transmise par l'intermédiaire des axes excentriques 11 et 12 à la pince 4. Une force de contact Q ayant deux composantes est alors engendrée entre la pince 4 et les axes excentriques 11 et 12 sous l'action de la force dlélasticité P. L'une des composantes de la force de contact Q est la force de frottement N qui est orientée suivant la tangente aux axes excentriques 11 et 12 La force de frottement N est directement proportionnelle au coefficient de frottement f et à la valeur de la force a'élasticité PZ c'est-à-dire N = f.P. La seconde composante de la force de contact Q est orientée perpendiculairement aux axes excentriques 11 et 12 et constitue la force de réaction P' de la force lelastis cité P. Sous l'action de la force d'élasticité P, un moment M1 est appliqué aux axes excentriques il et 12. Il est égal au produit de la valeur de la force d'élasticité P par l'excentricité e1 des axes 11 et 12, c'est-à-dire M1 =P el et provoque la rotation des axes 11 et 12. L'action de la force de frottement N fait naître un moment M2appliqué aux axes excentriques 11 et 12, qui est égal au produit de la valeur de la force de frottement N par la moitié du diamètre d des axes excentriques 11 et 12, c'est-à-dire M 2 N.d 2 Ce moment empêche les axes excentriques 11 et 12 de tourner. L'égalité des moments M1 et M2 par rapport au point O (figure 4) est la condition déterminant l'équilibre des axes excentriques 11 et 12, selon laquelle on a d'où: f.d e- f.d 2 Dans un cas concret, lorsque les axes excentriques 11 et 12 sont en acier et les flasques de blocage 20 et 21 dans lesquels sont montés lesdits axes sont aussi en acier, le coefficient de frottement f est égal à 0,15. Donc, les axes 11 et 12 des articulations 16 et 17 des outils de coupe symétriques 8 et 9 doivent être exécutés avec une valeur de l'excentricité "e" conforme à la formule e = 0,075 d Cette valeur de l'excentricité est optimale pour le réglage, permet d'équilibrer les moments des forces appliquées aux axes 11 et 12 des articulations 16 et 17 des outils de coupe symétriques 8 et 9 lors de l'enlèvement de la bavure et de maintenir lesdits axes 11 et 12 dans la position requise. Une fois la bavure enlevée, le déblocage du tube commence Pendant le déblocage, la tige 2a du vérin de blocage 23 monte conjointement avec la traverse 29. Ce mouvement est transmis, par l'intermédiaire du butoir 35, du poussoir 36 du levier à deux bras 37, du ressort 38, de la poutre 39 et des tringles 40 et 41, aux outils de coupe 8,9 et 10; ces derniers descendent et s'écartent en meme temps du tube 3, conjointement avec les flasques de serrage 20 et 21, jusqu'à l'ouverture complète (montrée sur la figure 2 par les traits fins) A ce moment, les tringles 40 et 41 rigidement solidaires de la poutre 39 et de l'outil de coupe 10 empêchent les outils de coupe symétriques 8 et 9 de s'éloigner de la surface du tube d'une manière non symétrique REVENDICATION Dispositif pour l'enlèvement de la bavure formée lors du soudage de pièces en bout par résistance du type comportant un boîtier composite (1) assemblé suivant l'axe vertical (2) de la pièce à souder (3), exécuté sous forme d'une paire de pinces (4 et 5f avec un mécanisme (7) de blocage de la pièce à souder (3), et entourant la pièce (3) suivant tout son pourtour, deux outils de coupe (8 et 91 articulés à l'une (4 ou 5) des pinces, disposés d'une manière symétrique par rapport à l'axe vertical (2) de la pièce à souder (3) et munis d'un mécanisme (15) de serrage des deux outils de coupe (8 et 9) contre la pièce à usiner (3), et, articulé auxdits outils de coupe (8 et 9), un outil de coupe (10) lié rigidement au mécanisme (15) de serrage des deux outils (8 et 9) contre la pièce souder 13j et disposé perpendiculairement audit axe vertical (2) de la pièce à souder (3), les axes (11 et 12) des articula- tions (16 et 17) des outils de coupe symétriques (8 et 9) étant lies rigidement à la pince (4), c a r a c t é r i s é en ce que les axes (11 et 12) des articulations (16 et 17) des outils de coupe symétriques (8 et 9) sont excentriques, la valeur "e" de ladite excentricité étant choisie en conformité avec la relation : e = O,075d ou d est le diamètre de l'axe (11 ou 12) de l'articulation correspondante (16 ou 173.