Brevet FR2592824A1 — publié le 19870717

PROCEDE ET DISPOSITIF DE FABRICATION DE ROULEAUX EQUIPES D'EMBOUTS DE MONTAGE ROTATIF La présente invention concerne la fabrication de rouleaux destinés à être montés en rotation autour de leur axe. Elle s'applique, en particulier, d'une manière non limitative, à la fabrication des rouleaux des tables de transport utilisées pour supporter les charges en dépla cernent dans les chaînes de manutention et les convoyeurs pour les produits en vrac. Les rouleaux de ce type comportent essentiellement un corps tubulaire, équipé en ses deux extrémités d'embouts de montage rotatif, constitués chacun d'un fond fixé en section transversale du corps tubulaire et d'un palier support pour un arbre monté selon l'axe du corps tubulaire. De tels rouleaux sont jusqu'ici généralement réalisés dans des ateliers de fabrication assurant les différentes étapes suivantes - découpe à partir d'un tube continu d'un tronçon de longueur voulue pour constituer le corps tubulaire du rouleau - usinage des extrémités du tube - mise en place manuelle des fonds, qui recevront dans une étape ultérieure des axes et des paliers de roulement supportant ces axes - soudure de ces fonds sur les deux extrémités ouvertes du corps du rouleau - mise en place des axes et des roulements - sertissage des deux extrémités du rouleau sur les fonds. Après ces opérations, il est encore nécessaire de vérifier le montage des fonds afin de s'assurer que les axes portés par les paliers soient bien situés en ligne sur l'axe du corps tubulaire, et de rectifier éventuellement leur positionnement dans toute la mesure du possible. Cette coaxialité est, en effet, indispensable au bon fonctionne ment des rouleaux, par exemple sur une channe de transport d'objets supportés par les rouleaux. Mais elle est difficile à obtenir et les procédés de fabrication connus laissent des rebuts importants. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients et de réduire considérablement les coûts de fabrication grâce à l'emploi d'un faisceau laser pour réaliser le soudage des fonds aux extrémités du corps du rouleau, dans un procédé de conception nouvelle qui ne serait pas réalisable si l'on conservait la technique de soudure à l'arc connue commercialement sous le nom type MIG ou TIG utilisée antérieurement. L'invention vise aussi à tirer profit du soudage par laser pour simplifier le processus opératoire et permettre la fabrication à moindre coût de rouleaux présentant une résistance mécanique accrue et une durée de vie plus longue avec une meilleure étanchéité des fonds. A cette fin, l'invention propose un procédé de fabrication de rouleaux comportant un corps de rouleau tubulaire équipé d'embouts de montage rotatif, constitués chacun d'un fond fixé en section transversale du corps tubulaire et d'un palier supportant un axe coaxial audit corps, caractérisé en ce qu'il consiste - à constituer ledit corps par découpage d'un tronçon à partir d'un élément tubulaire, - à mettre en place lesdits embouts préalablement préparés et munis de leurs axes respectifs dans leurs paliers, par engagement à force des fonds correspondants dans ledit corps, - et à fixer lesdits fonds audit corps sur leur pourtour par soudage au laser. On utilise, de préférence, une source laser dont on dévie le faisceau alternativement ou simultanément vers un poste de découpage de l'élément tubulaire et vers un poste de soudage des fonds des embouts dans le corps du rouleau. Naturellement, l'invention s'étend à toute instal lation de fabrication de rouleaux comportant des moyens propres à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, ainsi qu'aux rouleaux fabriqués par ce procédé. Il convient de souligner que la mise en place d'embouts préalablement préparés ne pouvait être envisagée dans les procédés classiques. Dans ceux-ci, on doit placer les fonds sur le corps du rouleau pour réaliser leur soudure avant de placer les axes et les paliers. En effet, la soudure classique réalisée entre le corps du rouleau et les fonds implique une élévation de température importante de ces éléments. C'est pourquoi, il est alors impossible de placer les axes et les roulements avant cette opération, sans la crainte de voir apparaitre, à leur niveau, des déformation inacceptables. De plus, le soudage type MIG ou TIG nécessitait un apport de matériau. La soudure avait alors l'inconvénient de n'avoir pas une fiabilité maximale puisqu'il suffisait que des impuretés se glissent dans le matériau d'apport pour que la soudure ne soit pas régulière. On décrira maintenant plus en détails une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 présente un plan schématique d'un atelier de réalisation de rouleaux - la figure 2 présente une vue du poste de soudure au laser - la figure 3 présente une vue latérale du poste de soudure - la figure 4 présente une vue en coupe du rouleau réalisé par l'installation selon l'invention. - la figure 5 présente une vue globale du rouleaux. Selon la figure 1, un atelier de réalisation de rouleaux comporte une source laser 1, délivrant un faisceau qui sera utilisé sur un poste de découpe et un poste de soudage. Ce faisceau, à la sortie de la source laser 1, rencontré un miroir 2 qui dévie ce faisceau vers le poste de découpe ou vers le poste de soudage. Ce miroir est constitué par deux surfaces réfléchissantes orientées à 45 degrés par rapport au faisceau incident, venant de la source de laser, les deux surfaces réfléchissantes étant orientées à 90 degrés l'une par rapport à l'autre. Ce miroir peut se déplacer en translation de manière à présenter alternativement une première face réfléchissante et une deuxième face réfléchissante.Selon la position de ce miroir, qui dépend de la disponibilité de poste de soudure ou de découpe, et donc suivant la face réfléchissante sélectionnée, le faisceau sera dirigé vers le poste de découpe puis, à l'aide d'une translation de ce miroir, vers le poste de soudage. Le premier poste de l'atelier de réalisation des rouleaux, est le poste de découpe 10. On utilise, pour réaliser ces rouleaux, un élément tubulaire 3 d'une longueur importante, que l'on découpe en tronçons suivant des sections droites, de manière à obtenir le corps du tube 4 de longueur voulue. Un système de commande automatique, non représenté, permet à l'élément tubulaire 3 d'avancer jusqu'à une position correspondant à la longueur du corps du rouleau voulue. Le faisceau laser dévié par le miroir 2 vers le poste de découpe est orienté par un miroir 20 et un miroir 24 dans une direction perpendiculaire à l'axe de l'élément tubulaire à découper. L'extrémité libre de cet élément tubulaire est introduite dans un mandrin 10 A. La tête de laser se place de manière à réaliser une section d'élément tubulaire correspondant à un corps de rouleau 4, puis on effectue la coupe au laser par rotation du mandrin autour de son axe de manière à ce que le faisceau laser effectue la découpe du tube sur toute sa périphérie. La section de tube ainsi découpée est évacuée vers un autre poste et l'extrémité de l'élément tubulaire est avancée de manière à être réintroduite dans le mandrin 10 A pour la coupe suivante. Le corps du rouleau 4 ainsi réalisé sur le poste de découpe 10 est emmené par des moyens de transport tels que des tapis roulants, des robots ou des convoyeurs, qui assurent le déplacement d'un poste de travail au poste de travail suivant sur l'atelier. Le corps du rouleau est alors amené à un poste d'alésage 11. Cette opération est réalisée à l'aide d'une aléseuse à deux-têtes 11 A permettant une concentricité optimale des deux alésages réalisés aux deux extrémités du corps du rouleau de transport. Cet alésage présente une chanfrein permettant l'introduction de fonds 5 supports d'axes 6 et de roulements 7 (figure #). Ces fonds sont constitués par une couronne 5 A prolongée par une section tubulaire 5 B sur le pourtour intérieur de la couronne 5 A. La section tubulaire 5 B supporte intérieurement des roulements au milieu desquels se trouve l'axe 6 de support et de rotation du rouleau. Bien sûr lorsqu'on parlera de roulements placés dans les fonds, on englobera tout moyen permettant au rouleau d'être rotatif par rapport aux axes de support et plus particulièrement des moyens tels que des paliers à friction. L'alésage est réalisé de manière à présenter un épaulement 9 permettant aux fonds d'être introduits par force par des vérins. L'épaulement 9 constitue alors une butée de la couronne 5 A des fonds.Cet épaulement réalisé dans le corps 4 possède un diamètre pratiquement identique à la couronne 5 A lorsqu'il sert de butée au fond 5 A. Pendant cette opération d'alésage, on dispose des moyens de nettoyage par aspiration pour évacuer les chutes de matières. Cette opération d'alésage ayant été réalisée sur ce poste, des moyens de transport assurent le déplacement du corps du rouleau au poste suivant. L'opération suivante est la mise en place 12 des fonds aux deux extrémités du corps du rouleau. A l'amont de cet atelier de réalisation de rouleaux, les axes de rotation des rouleaux 6 (figures 4 et 5) sont assemblés sur des fonds 5 qui vont venir se placer aux deux extrémités du corps du rouleau. Ces axes 6 sont montés sur les fonds 5 par l'intermédiaire de roulements 7 qui assurent la rotation du corps du rouleau par rapport à ces axes. En effet, les rouleaux seront placés dans un dispositif de convoyage d'objets. Ces axes 6 seront fixes et grâce au corps qui sera mobile par rapport à ces axes fixes, les objets pourront se déplacer sur ces rouleaux. On voit donc facilement le problème qui se pose à la réalisation des axes par rapport aux rouleaux. Il est nécessaire que les deux axes aux deux extrémités des tubes soient alignés dans la même direction pour permettre une rotation aisée du corps par rapport à l'axe. Sur le poste 12 de l'atelier de réalisation, les fonds munis de roulements et d'axes sont placés manuellement sur le corps du rouleau puis, à l'aide de deux vérins 12 A placés aux extrémités, ces fonds sont engagés par force à l'intérieur des alésages. Cette introduction est facilitée par le chanfrein réalisé à l'entrée de l'alésage. Le rouleau ainsi réalisé est amené au poste suivant 13 par des moyens de transport. Le poste 13 correspond à la mise en place de joncs 8 qui visent à maintenir l'entraxe des roulements sans contrainte. Cette opération est réalisée par un dispositif automatique non réprésenté. Le rouleau est ensuite amené sur le poste de soudage 14. Le poste 14 correspond à la phase de soudure des fonds sur le tube constituant le corps du rouleau. Cette soudure est réalisée à l'aide d'un faisceau de la source de laser 1. Le miroir 2 a été déplacé de manière à renvoyer le faisceau vers le poste. Un miroir 21 est interposé sur le trajet du faisceau de manière à diriger le faisceau venant du miroir 2 vers l'appareillage du poste de soudure. Les figures 2 et 3 montrent ce poste de soudure 14. Le faisceau venant de la source de laser et dévié par les miroirs 2 et 21 (figure 1), et arrive dans le poste de soudure par un orifice d'entrée 30. Le faisceau traverse alors un soufflet 51 pour venir ensuite rencontrer un premier miroir 22. Ce miroir est contenu dans une enceinte 31. Ce miroir 22 est placé dans une orientation de 45 degrés par rapport au rayon incident et soutenu latéralement par une tige 42. Cette tige 42 constitue la tige d'un vérin 43 qui permet de déplacer le miroir 22 à l'intérieur de l'enceinte 31. Lorsque le faisceau est dévié par le miroir 22, il est réorienté dans un conduit 44 vers la partie inférieure du poste de découpe. Ce conduit 44 est constitué de deux tubes qui stemboîtent l'un dans l'autre, permettant de faire varier le positionnement en hauteur du miroir 22. Le faisceau continuant sa progression vient frapper une succession de miroirs 45 qui orientent à nouveau ce faisceau vers une tête d'orientation 26 du rayon laser. La tête d'orientation permet ensuite de diriger le faisceau dans une direction telle que celui-ci vienne en contact avec la surface de jointure des fonds avec le corps du rouleau. Une autre tête 27 est disposée symétriquement à l'extrémité opposée du corps de rouleau 4. L'orientation de ces têtes 26 est réalisée manuellement par un opérateur.On fixe donc manuellement une orientation des têtes du rayon laser pour un diamètre donné du tube. L'adaptation à divers diamètres de tube est réalisée par un déplacement vertical des têtes de rayon laser, commandé par des moteurs 54 qui ordonnent le déplacement d'un curseur 55 sur des tiges de guidage 56. Ainsi, l'ensemble supportant les têtes d'orientation 26 et 27 se déplacera verticalement pour s'adapter à divers diamètres de tube. Le conduit 44 du faisceau laser s'adaptera à ce mouvement par un déplacement d'un tube dans l'autre. Chaque tête d'orientation du faisceau laser est maintenue dans sa position par une butée réglable 57 qui empêche tout déplacement vertical intempestif. Lorsque l'opération de soudure est réalisée à l'extrémité 4 A du tube 4, le vérin 113 commande le déplacement du miroir 22 vers la partie supérieure de l'enceinte 31. Le faisceau vient alors traverser un deuxième soufflet 10 et vient frapper un deuxième miroir 23 qui réoriente ce faisceau vers la deuxième tête d'orientation 27, permettant ainsi de réaliser la soudure de la deuxième extrémité 4 B du corps du rouleau. Ce miroir 23 est monté fixe et il est placé de manière à ce que le faisceau vienne le frapper lorsque celui-ci traverse le soufflet 10. Les deux miroirs 22,23 sont donc placés en position de fonctionnement sur un même axe horizontal. Les systèmes de renvoi du faisceau sont identiques pour les deux têtes d'orientation 26 et 27.Le faisceau ayant été renvoyé par le miroir 23 se trouve dirigé vers la partie inférieure du poste de soudure, reflété par divers miroirs, pour finalement être orienté par la tête vers le cordon de contact des fonds et du corps du rouleau. Le poste de soudure dispose également d'un dispositif d'écartement des deux têtes d'orientation, de manière à pouvoir s'adapter à des longueurs de corps de rouleau différentes. Cet écartement est commandé par un moteur 50 qui permet aux deux supports de tête d'orientation d'être ramenés ou écartés l'un de l'autre. Cet écartement des deux têtes est donc réalisé par le moteur 50 qui commande le déplacement de deux bâtis 60, 61 supportant les têtes d'orientation 26, 27 et les miroirs réflecteurs 22, 23. Ce déplacement est assuré le long de trois tiges horizontales 62, 63, 64 de guidage des deux bâtis 60, 61. L'opération de soudure s'effectue donc par le convoyage du tube sur une table jusqu'à une prise par un mors de serrage 28. Un vérin 65 commande le rapprochement des deux parties du mors de serrage jusqu'à un positionnement correct du tube, c'est-à-dire, que les têtes d'orientation du faisceau laser soient proches de la surface de contact du tube et des fonds. Un système de roues à friction 66, commandé par un moteur 67 vient alors effectuer la rotation du tube de manière à réaliser successivement la soudure à une extrémité, puis à l'autre extrémité du tube. Après réalisation de la soudure, les mors de serrage sont écartés et le tube est évacué par une table 68 qui bascule. L'utilisation du miroir 22 déplaçable dans son enceinte, permet d'utiliser une source unique de laser et donc de réaliser à la suite les deux opérations de soudure des deux extrémités du corps du rouleau. Le poste 15 est un poste de sertissage qui permet d'arrondir l'extrémité extérieure à l'aide de deux têtes 15 A du corps du rouleau de manière à ne pas être une arête coupante qui pourrait endommager les objets lors de leur passage sur les rouleaux. Cette opération de sertissage ayant été réalisée, le rouleau maintenant terminé est évacué à l'extrémité de l'atelier. Les moyens de transport du rouleau d'un poste à un autre sont réalisés par des commandes numériques en liaison avec un micro-ordinateur de gestion. Cet atelier de réalisation de rouleaux de transport a l'avantage d'utiliser une main-d'oeuvre très restreinte et d'utiliser une machine-outils à commande numérique et des robots de manutention ainsi qu'une machine à laser qui, pour la première fois, permet d'effectuer deux opérations à la fois : découpe, soudure. Un tel atelier permet d'avoir des vitesses de réalisation de rouleaux beaucoup plus importantes par rapport aux ateliers actuellement en usage. Cette vitesse de réalisation accrue est réalisée par l'utilisation du laser qui a une vitesse de découpe et une vitesse de soudure très élevée. Ce type de soudure permet d'avoir un coefficient de soudure constant ce qui n'était pas jusqu'à présent le cas avec les soudures utilisées.La résistance mécanique des rouleaux ainsi réalisée est multipliée par trois par rapport aux rouleaux anciens et assure une meilleure étanchéité des moyens de roulement. Le rouleau réalisé par ce type d'installation (figures 4 et 5) bénéficie d'une durée de vie beaucoup plus accrue par rapport au rouleau actuellement fabriqué. La soudure entre les fonds et le corps résistera d'une manière beaucoup plus constante à l'utilisation sur une chaîne de convoyage. On diminuera également les problèmes qui sont dus aux changements d'un rouleau sur de telles charnels qui entrassent souvent des coûts très élevés. La rotation de tels rouleaux est améliorée puisque les axes sont pratiquement assurés d'être dans la même direction. On diminuera ainsi le frottement pour réaliser une rotation optimale. Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées à la réalisation particulière qui a été décrite à titre d'exemple et à ses éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de rouleaux comportant un corps tubulaire (4) fermé par des fonds (5) à des extrémités dudit corps, lesdits fonds supportant chacun un axe (6)par un palier (7), ledit corps étant obtenu à partir d'un élément tubulaire (3) dans lequel on découpe des tronçons, caractérisé en ce que l'on découpe l'élément tubulaire par une source de laser (1), les fonds (5) supports des axes et du dispositif de roulement sont emboîtés par force aux extrémités du corps (11), l'on soude les fonds (5) sur le corps par la source (1) de laser utilisée lors de la découpe. 2. Procédé de réalisation de rouleaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réalise un alésage à l'intérieur des extrémités desdits corps (4) de rouleau permettant l'introduction et le positionnement des fonds (5) supports des axes et des roulements, l'on place des moyens (8) de maintien de l'entraxe des roulements sans contrainte, l'on réalise un sertissage des extrémités du rouleau. 3. Procédé de réalisation de rouleaux selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'alésage des extrémités présente un chanfrein pour l'introduction par force des fonds (5) et une cavité dont le diamètre correspond pratiquement au diamètre des fonds. 4. Procédé de réalisation de rouleaux selon la revendication 3, caractérisé en ce que les roulements (7) et les axes (6) sont montés sur les fonds (5) avant que lesdits fonds soient soudés au corps. 5. Installation de réalisation de rouleaux de transport comportant un corps (4) ouvert dans lequel s'embottent des fonds (5) à des extrémités dudit corps, lesdits fonds (5) supportant chacun un axe (6) et un dispositif de roulement (7), ledit corps étant obtenu à partir d'un élément tubulaire dans lequel on découpe des sections, caractérisée en ce qu'elle comporte - un poste de découpe (10) par un faisceau laser, - un poste de montage par force (12) des fonds sur le corps du rouleau, - un poste de soudage (111) des fonds sur le corps par le faisceau laser utilisé lors de la découpe, - des moyens (2, 20, 21, 14) pour diriger le faisceau laser à partir d'une source laser vers les postes de découpe et de soudage, - des moyens de convoyage des rouleaux à monter d'un poste à un autre poste. 6. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte - un poste d'alésage (11) pour réaliser simultanément l'alésage interne des extrémités du corps du rouleau, - un poste (13) de mise en place de moyens (8) de maintien de l'entraxe des roulements sans contrainte, - un poste de sertissage (15). 7. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un moyen de déviation (2) est placé proche du faisceau délivré par la source à laser, ledit moyen de déviation présentant deux positions, une première position qui dirige le faisceau vers le poste de découpe, une deuxième position qui dirige le faisceau vers le poste de soudage. 8. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit moyen de déviation est constitué par un miroir translatif perpendiculairement au faisceau de la source de laser, comportant deux faces réfléchissantes orientées de manière à renvoyer le faisceau respectivement vers le poste de découpe et le poste de soudage. 9. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 5, caractérisée en ce que le poste de soudage comporte - des moyens de blocage (28) du tube sur ledit poste de soudage (14), - deux têtes d'orientation (26, 27) du faisceau laser sur une surface de contact des fonds et du corps du rouleau, - deux miroirs (22, 23) réfléchissant respectivement le faisceau provenant de la source vers une tête d'orientation du faisceau. 10. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 9, caractérisée en ce que le poste de soudage (14) comporte des moyens de déplacement (112, 43) d'un premier miroir réfléchissant le faisceau laser, des moyens de fixation d'un deuxième miroir réfléchissant dans la direction du faisceau laser, lesdits moyens de déplacement (42, 43) permettant audit faisceau de venir successivement frapper le premier miroir et le deuxième miroir. 11. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 10, caractérisée en ce que les têtes d'orientation (26, 27) du faisceau sont mobiles verticalement par des moteurs (54). 12. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 11, caractérisée en ce que le poste de soudage comporte des moyens optiques (45) pour diriger le faisceau des miroirs (22, 23) vers les têtes d'orientation (26, 27) du faisceau. 13. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de déplacement du premier miroir sont réalisés par un vérin (113). 14. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 13, caractérisée en ce que le poste de soudage comporte,des moyens de réglage d'écartement des têtes d'orientation de faisceau commandés par des moteurs (50). 15. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 14, caractérisée en ce que le poste de soudage comporte des soufflets (10, 51) d'enveloppe du rayon laser. 16. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 6, caractérisée en ce que le poste d'alésage comporte deux têtes aléseuses (11 A) réalisant une concentricité des deux alésages aux extrémités du corps du rouleau. 17. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 6, caractérisée en ce que le poste de montage comporte deux vérins (42) qui montent en force les fonds sur le corps du rouleau. 18. Installation de réalisation de rouleaux selon la revendication 6, caractérisée en ce que le poste de sertissage comporte deux têtes (15 A) qui polissent les saillies des extrémités du corps. 19. Rouleau de transport obtenu par le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.