Brevet FR2608955A1 — publié le 19880701

La présente invention concerne un appareil et un procédé de fabrication de poutres à âme pleine. Elle a été mise au point essentiellement pour la fabrication de poutres de cette nature comportant une âme ondulée disposée entre deux ailes et elle est décrite ci-après en référence à cette application. Le procédé s'applique toutefois à la fabrication de tous les types de poutres à âme pleine. Dans le présent document, l'expression "âme ondulée" désigne une âme ondulée de manière quelconque et présentant des sommets et des creux, y compris les âmes dont les ondulations ne sont pas parallèles. Jusqu'à présent, le procédé utilisé pour fabriquer des poutres de ce type comportait une opération de soudage par points des ailes sur l'âme, selon un schéma appropri&, suivie d'une opération de soudage en continu à partir d'un point central vers les extrémités de la poutre. Ce procédé résoud le problème de la déformation des poutres due aux contraintes thermiques engendrées par les apports locaux de chaleur lors du soudage par points, mais ce procifé est tris lent. La présente invention a entre autres pour objectif de proposer un appareil et un procédé de fabrication de poutres à âme pleine qui éliminent cet inconvénient, ou tout du moins le réduit. En cons&quence, la présente invention consiste, dans un de ses aspects, en un appareil pour la fabrication de poutres à âme pleine du type comportant deux ailes reliées par une âme, ledit appareil comprenant d'une part un certain nombre de dispositifs de soudage montés sur des guides espacés les uns des autres, chacun des dispositifs de soudage suivant la ligne de soudure définie par l'intersection de ladite âme et d'une des ailes, et d'autre part des moyens pour faire avancer ladite poutre longi- tudinalement par rapport aux dispositifs de soudage. Un second aspect de l'invention consiste en un procédé de fabrication de poutres à aâme pleine du type à deux ailes espacées reliées par une âme, ledit procidé comprenant les étapes suivantes, à savoir positionner des ailes par rapport à ladite âme, mettre en place un certain nombre de dispositifs de soudage à des endroits espacés le long de la poutre, ces dispositifs étant prévus pour suivre la ligne de soudure lui incombant à l'intersection de ladite aâme et d'une des ailes; faire fonctionner lesdits dispositifs et simultanément déplacer longitudinalement ladite poutre par rapport à ces derniers. Dans une forme de réalisation préférée, la poutre avance à une vitesse substantiellement constante. L'invention prévoit cependant aussi la possibilité de faire varier la vitesse d'avancement de la poutre pour obtenir une vitesse de dépôt constante de la ligne de soudure dans le cas de poutres à âme ondulée. De préférence, les dispositifs de soudage sont positionnés en ligne et régulièrement espacés les uns des autres, tandis que la poutre avance d'une distance égale à celle qui sépare deux dispositifs de soudage voisins. Il est également préférable que chacun des guides s'appuie contre l'âme aux différentes portions de la ligne de soudure, en vue de maintenir les dispositifs de soudage i une distance prédéterminée de l'âme sur toute la longueur de ladite ligne. De préférence, chacun des guides comporte &galement les moyens nécessaires pour s'appuyer contre l'aile de la poutre en vue de maintenir le dispositif de soudage à une distance prédéterminée à l'aide de manière adjacente à la ligne de soudure correspondante. L'appareil et le procédé suivant l'invention se sont révélés satisfaisants pour la fabrication de poutres à âme pleine ondulée, bien que l'angle de soudage entre les lignesde soudure varie lorsque le guide suit le profil des ondulations. Il est de plus avantageux que l'angle entre le dospositif de soudage et la ligne de soudure correspondante soit maintenu substantiellement constant en tous les points de la ligne. Cet angle sera de préférence inférieur à 15 degrés par rapport à la verticale, et le dispositif de soudage orient& en direction de l'avant de la ligne de soudure. Dans une des formes de réalisation, l'angle de soudage est maintenu en réglant la position des dispositifs de soudage en fonction du mouvement du guide sur les ondulations de l'âme. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig. 1 est une vue schématique en perspective représentant une partie de l'appareil suivant l'invention; Fig. 2 est une vue de détail éclatée, en perspective, d'une partie de l'appareil de fig. 1. Fig. 1 et 2 sont des vues partielles de l'appareil servant à fabriquer des poutres à âme pleine 1 comportant deux ailes 2a, 2b espacées reliées par une âme ondulée 3. Cette dernière est formée de sommets 4 et de creux 5 successifs. L'appareil comporte un certain nombre de dispositifs de soudage également espacés disposes en ligne. Fig. 1 ne représente qu'un seul de ces dispositifs, sous la forme d'un pistolet 6 relié de la manière habituelle à un poste de soudage MIG à alimentation en fil métallique (non représenté). Chacun des pistolets 6 est équipé d'une pointe 7 et est monté sur un guide correspondant particulier et éloigné globalement identifié par le repère 8. Fig. 1 illustre à nouveau un seul de ces guides, qui sont toutefois tous identiques entre eux. Au moyen du guide 8, la pointe 7 du pistolet 6 suit une portion de la ligne de soudure définie par l'intersection de l'âme 3 et de l'aile 2a. L'appareil comprend une vis sans fin (non représentée) entrafnée par un moteur électrique et reliée à la poutre 1, pour constituer le moyen par lequel on fait avancer longitudinalement la poutre dans la direction indiquée par la flèche A par rapport au pistolet 6, à une vitesse en principe constante. Le pistolet 6 est bridé sur un support de montage 9 faisant partie du guide 8. Le support 9 est équipé d'un galet 10 qui s'appuie sur l'âme 3 à proximité de la ligne de soudure et de la pointe 7. Le support 9 coulisse dans les blocs rainurés 11 montés à leur tour sur la plaque 12. Ceci permet au galet 10 de suivre le profil de l'âme 3, le support 9 coulissant dans les blocs 11 à mesure que la poutre défile sous le galet. De cette manière, la pointe 7 est maintenue à une distance prédéterminée de l'âme 3 en tous les points de la ligne de soudure. -20 Un bras support 13 est utilisé pour déterminer la position de la pointe 7. Bien que cela ne soit pas représenté en fig. 1, ce bras 13 s'étend en direction de l'extrémité la plus éloignée de la poutre 1 et il est monté à articulation de manière à coopérer avec la forme des ondulations de l'âme 3. Le bras 13 est relativement long, de manière à ne pas entraver les mouvements verticaux de la pointe 7 engendrés par le défilement de l'âme 3 sous le galet 10. Le guide 8 comporte un cadre 14 reposant sur une plaque d'assise 15 au-dessus des ailes 2a, 2b. Des galets 16 sont prévus entre le cadre 14 et la plaque 15. Deux autres galets 17 sont montés sur le cadre 14 et maintenus en contact avec l'aile 2a par deux ressorts 18 agissant sur le cadre 14. Une butée réglable 19 est en saillie à partir du cadre 14 et le bras 13 est maintenu contre elle au moyen d'un ressort qui le relie au cadre 14. La pointe 7 est ainsi maintenue à une distance prédéterminée de l'aile 2a en tous les points de la ligne de soudure, à l'aide des galets 17 s'appuyant sur cette aile. La distance se règle en ajustant la longueur de la butée 19. L'angle que forme la pointe 7 avec la ligne de soudure est de préférence inférieur à 15 degrés par rapport à la verticale, dans la direction de l'avance de la soudure. A mesure que le pistolet 6 se déplace par rapport à l'âme 3, l'angle du bec varie puisque la ligne de soudure épouse le profil de l'âme. Pour améliorer la qualité de la soudure, cet angle doit être maintenu susbtantiellement constant par les mouvements du support 9 sur lequel le pistolet 6 est fixé. Les moyens de maintenir l'angle de soudure comprennent un élément constitué de deux tiges 20 reposant sur un dispositif à galet 21. Ce dernier suit les ondulations de l'âme 3, et les extrémit&s supérieures des tiges 20 sont reli&es par une traverse 22. Les tiges 20 traversent un bloc de montage 23 relié au cadre 14 au moyen d'un manchon 24 coulissant sur ce cadre. Cette disposition permet aux tiges 20 de monter ou de descendre librement avec le dispositif i galet 21, selon le profil de l'ame 3. Le manchon coulissant 24 permet à l'ensemble de l'élément de se déplacer longitudinalement par rapport à la poutre. Le dispositif à galet 21 est relié à la plaque support 12 au moyen de pattes de liaison 25 et 26. La patte 25 est boulonnée A la plaque 12 à travers des trous oblongs qui permettent donc un certain déplacement de ces éléments l'un par rapport à l'autre. Les pattes 25 et 26 sont fix&es ensemble au moyen d'écrous de sûreté et d'entretoises appropriées. Les angles entre les plans des pattes peuvent être réglés de manière à aligner correctement les blocs rainurés 11 et le support 9. Une barre verticale 27 s'élève entre les pattes 25 et 26 et son extrémité sup&rieure rejoint la traverse 22. L'extrémité inférieure de la barre 27 est fixée au dispositif à galet 21 à l'aide d'un boulon 28 qui traverse la patte 26. Cette disposition sert A maintenir la patte 26 verticale entre le bloc 23 et la barre 27. La traverse 22 fixée aux têtes des tiges 20 a deux fonctions. En premier lieu, elle actionne deux contacteurs de fin de course montés sur une patte 29 fixée à demeure sur le bloc 23. Les contacteurs de fin de course sont disposés sur la patte 29 de telle manière qu'ils sont respectivement activés quand le galet du dispositif 21 franchit les sommets ou les creux de l'âme 3. Ceci se produit lorsque la traverse 22 se trouve à ses positions extrêmes par rapport à la patte 29. Les contacteurs de fin de course peuvent être des capteurs de position de n'importe quel type, et commander un moteur de modulation (non représenté) de n'importe quel modèle. Le moteur agit par l'intermédiaire de bielles 30 et 31 sur la patte 26 à laquelle est reliée la bielle 31, au point 32 (voir fig. 2). Le moteur actionne longitudinalement la bielle 31 vers l'avant ou vers l'arrière, de sorte que la patte 26 pivote autour du boulon 28 par lequel elle est attachée au dispositif à galet 21. De cette façon, la patte , la plaque 12 et les blocs rat:urés 11 s'inclinent à des angles différents. Etant donné que le support 9 portant le pistolet 6 est guidé par les blocs 11, le pistolet adapte sa position pour maintenir constant l'angle de soudure. En fonctionnement, les contacteurs de fin de course sont respectivement sollicités quand le galet suiveur franchit le point le plus bas de chaque creux, ou le point le plus haut de chaque sommet. Leur intervention inverse le sens de rotation du moteur de modulation qui ajuste la position du pistolet de soudure à une vitesse choisie correspondant aux variations de direction de la ligne de soudure en fonction des ondulations de l'âme. En positionnant le dispositif à galet 21 en contact avec les ondulations en avant du galet suiveur 10, on compense le jeu dans le réglage du pistolet et l'on maintient constant l'angle qu'il forme avec la ligne de soudure. En outre, un réglage correct de la position à laquelle le galet de l'&lément suiveur des ondulations franchit chacune d'elle, par rapport à la position à laquelle le galet 10 du guide franchit la même ondulation, permet de fabriquer des poutres dont les ondulations de l'âme ne sont pas parallèles. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. Ainsi, la d&tection mécanique et les mécanismes de commutation et de réglage décrits ci-dssus peuvent fort bien atre remplacés par des dispositifs électriques, électroniques ou électromécaniques, ou par une combinaison de plusieurs d'entre eux. REV E N D IC A T I 0 N S 1. Appareil destiné à la fabrication d'une poutre (1) à âme pleine du type comprenant deux ailes (2a, 2b) reliées par une âme (3), caractérisé en ce qu'il comprend d'une part, un certain nombre de dispositifs de soudage (6, 7) montés chacun sur des guides (8) espacés les uns des autres, chacun des dispositifs de soudage suivant la ligne de soudure définie par l'intersection de ladite âme (3) et d'une des ailes (2a, 2b) et d'autre part des moyens pour faire avancer longitudinalement ladite poutre par rapport auxdits dispositifs de soudage. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits dispositifs de soudage (6, 7) sont disposés en ligne, à des espaces réguliers. 3. Appareil suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque guide (8) s'appuie contre l'âme (3) de la poutre, à proximité de la ligne de soudure, en vue de maintenir le dispositif de soudage (6, 7) à une distance prédéterminée de l'âme (3) sur toute la longueur de ladite ligne. 4. Appareil suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacun desdits guides (8) comprend des moyens (17) pour s'appuyer contre l'aile en vue de maintenir le dispositif de soudage (6, 7) à une distance prédéterminée de cette dernière sur toute la longueur de la ligne de soudure correspondante. 5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens pour s'appuyer contre l'aile (17) sont réglables et permettent d'ajuster la distance prédéterminée desdits dispositifs de soudage (6, 7) par rapport à l'aile. 6. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite poutre (1) avance à une vitesse substantiellement constante. 7. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite âme (3) est ondul&e, comme décrit dans les présentes et chacun desdits guides (8) comprend des moyens pour maintenir substantiellement constant l'angle que forme le dispositif de soudage (6, 7) avec la ligne de soudure à souder, sur toute la longueur de celle-ci. 8. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens destinés à maintenir ledit angle constant sont commandés par les mouvements du guide (8) associé lors du franchissement des ondulations de ladite âme (3). 9. Appareil suivant la revendication 8, caractéris& en ce que les moyens destinés à maintenir ledit angle constant comprennent un éliment (21) destiné à suivre les ondulations de ladite aâme (3) lequel est adapté pour déclencher les contacteurs de fin de course quand ledit élément (21) franchit les sommets (4) ou les creux (5) des ondulations. 10. Appareil suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'éliment (21) destiné à suivre les ondulations est positionné de manière à franchir les ondulations en avant du galet de la partie du guide portant contre la poutre, en vue de rattraper le jeu du système d'ajustement qui maintient constant l'angle des dispositifs de soudage. 11. Appareil suivant les revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que lesdits contacteurs de fin de course commandent un moteur de modulation relié aux dispositifs de soudage (6, 7) pour en ajuster l'angle à une vitesse choisie. 12. Appareil suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la position à laquelle ledit éliment (21) franchit chacune des ondulations peut être ajustée par rapport à la position à laquelle le galet du guide franchit la même ondulation, de manière à faciliter le soudage des poutres dont les ondulations de l'âme ne sont pas parallèles. 13. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ladite poutre (1) avance à une vitesse variable en vue d'obtenir une vitesse de soudage substantiellement constante tout le long de la ligne de soudure. 14. Procédé de fabrication d'une poutre à âme pleine du type comportant deux ailes (2a, 2b) reliées par une âme (3) caractérisé en ce qu'il consiste à positionner lesdites ailes (2a, 2b) par rapport à ladite âme (3), à mettre en place un certain nombre de dispositifs de soudage (6, 7) disposas à des intervalles réguliers le long desdites poutres, lesdits dispositifs étant adaptés pour souder une partie correspondante de la ligne de soudure définie par l'intersection de ladite âme (3) et d'une des ailes (2a, 2b), à faire fonctionner lesdits dispositifs (6, 7) et à faire avancer simultanément et longitudinalement ladite poutre (1) par rapport auxdits dispositifs (6, 7). 15. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à positionner lesdits dispositifs de soudage (6, 7) à des intervalles réguliers et à faire avancer ladite poutre (1) d'une distance égale à celle qui sépare deux dispositifs de soudage voisins (6, 7). 16. Procédé suivant les revendications 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à maintenir chaque dispositif de soudage (6, 7) à une distance prédéterminée de l'âme (3), tout le long de la ligne de soudure. 17. Procéd& suivant les revendications 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à maintenir chacun des dispositifs de soudage (6, 7) à une distance prédéterminée de l'aile (2a, 2b) voisine de la ligne de soudure correspondante, tout le long de celle-ci. 18. Procédé suivant la revendication 14, caractéris& en ce que ladite poutre avance à une vitesse substantiellement constante. 19. Procédé suivant la revendication 14, pour la fabrication d'une poutre (1) à âme pleine (3) du type à deux ailes (2a, 2b) reliées par une âme ondulée comme décrit dans les pr&sentes, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à maintenir substantiellement constant l'angle de soudure sur toute la longueur de la ligne de soudure entre les dispositifs de soudage (6, 7) et les parties correspondantes de la ligne de soudure. 20. Procéd& suivant la revendication 19, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à maintenir l'angle de soudage en ajustant la position des différents dispositifs de soudage (6, 7) en réponse aux mouvements du guide (21) qui suit les ondulations de ladite âme (3). 21. Proc&d& suivant les revendications 19 ou 20, caractérisé en ce que la poutre (1) avance à une vitesse qui varie dans le but d'obtenir une vitesse de soudage pratiquement constante tout le long de la ligne de soudure.