Brevet FR2662231A1 — publié le 19911122

La présente invention a pour objet un banc d'assemblage d'ailes et d'âmes pour la fabrication de profilés, notamment de profilés en I. L'industrie a besoin de profilés de très grande résistance mécanique et les fabricants ont été amenés à développer des profilés notamment à section en forme de I. Pour certaines applications, les calculs conduisent à la réalisation de profilés à ailes parallèles, non parallèles, de dimensions égales ou de dimensions différentes et surtout les réalisations actuelles requièrent des résistances toujours plus grandes si bien que les dimensions de ces profilés ne cessent d'augmenter. Ces profilés sont réalisés à la demande et en fonction des besoins par assemblage de plaques de tale préalablement découpées et soudées entre elles par des moyens de soudage bien connus en soi qui permettent de souder en une seule passe toutes les épaisseurs actuellement travaillées. Néanmoins, pour obtenir de bonnes soudures il est nécessaire de positionner parfaitement les plaques l'une par rapport a l'autre et de les soumettre à un serrage important qui provoque un plaquage intime d'une tale contre l'autre améliorant ainsi la qualité du soudage. fin de pouvoir s'adapter aux divers types de fabrication, les bancs d'assemblage et de positionnement des plaques de tôle en vue de leur soudage doivent être modulaires pour permettre des adaptations en longueur par ajout d'un seul module et non pas par changement complet de l'ensemble du banc. Le banc doit permettre également un positionnement de tôles d'épaisseurs différentes, que l Sme ait une hauteur variable ou constante. De plus, la mise en place des tôles et les différents pré-positionnements et serrages définitifs doivent également être effectués rapidement par un nombre limité de personnes afin de diminuer les prix de revient de tels profilés. #fin de donner un exemple et un ordre de grandeur des profilés fabriqués, on peut indiquer que ces profilés reconstitués soudés dits PRS peuvent avoir une longueur de 20 mètres, une hauteur d'âme comprise entre 360 et 1.200 mm et une largeur d'aile comprise entre 120 et 450 mm et une épaisseur allant jusqu à 30 mm. On connaît la demande de brevet français FR-A-2 397 265 qui concerne une machine à souder des poutres, qui comprend un tablier de fixation recevant les ailes et l Ame de la poutre à souder ainsi qu'un portique supportant l'installation de soudage et enjambant le tablier, ce portique étant mobile longitudinalement sur des rails de part et d'autre du tablier. Dans cette demande de brevet, il est prévu un dispositif de retournement du profilé dont certains éléments font partie du portique de soudage et d'autres d'un dispositif de retournement indépendant qui comprend une tête de fixation montée rotative, transversalement par rapport à la direction longitudinale de la poutre et fixée sur un portique indépendant.Une telle installation de soudage de profilés reste très complexe et nécessite un retournement compte tenu du fait que de tels profilés doivent strie soudés sur les deux faces. Ce problème ne se pose plus actuellement compte tenu de la puissance des machines de soudage, soudage qui n'est plus effectué que d'un seul cÔté. Par contre, dans une installation telle que décrite dans l'art antérieur, la précision de positionnement des différentes plaques pouvait supporter une certaine approximation compte tenu du soudage sur les deux faces. Il n'en est plus de m?me actuellement et le positionnement comme le bridage doivent Autre parfaitement maltrisés. On connaît aussi le brevet allemand DE-#-2 297 966 qui concerne la fabrication de profilés en I en continu à partir d'une âme centrale dont l alimen- tation est continue et sur les extrémités de laquelle on vient positionner des plaques de métal alimentées également en continu à partir d'une bobine. Le soudage s'effectue automatiquement en portant l Sme ainsi que les ailes à des potentiels différents et en provoquant une soudure par arc électrique. Une telle fabrication en continu est possible pour des profilés réalisés a partir de tale de faible épaisseur, mais impossible lorsque l'on atteint des épaisseurs de 20 ou 30 mm par exemple. Dans ce but, le dispositif de fabrication de profilés selon l'invention pallie ces inconvénients en permettant un réglage très précis des différentes plaques les unes par rapport aux autres, ainsi qu'un bridage efficace tel que requis par les machines de soudage, une mise en place de plaques de dimensions variables, mme dissymétriques, ce dispositif étant modulaire, qui soit facile à mettre en place et d'un prix de revient peu élevé. A cet effet, le dispositif de fabrication selon l'invention, notamment de profilés a section en I à partir de tôles prédécoupées comprend des moyens de soudage et un banc de support de positionnement de ces tales, et se caractérise en ce que le banc comprend au moins un module constitué d'un bâti fixe, des premiers moyens de positionnement et de bridage fixes solidaires de ce bats, des seconds moyens de positionnnement et de bridage mobiles par rapport au bâti et réglables par rapport aux premiers moyens de positionnement et de bridage. Selon une caractéristique particulière le bti fixe comprend deux poutres longitudinales sur l'une desquelles sont disposés les premiers moyens de positionnement et de bridage et au moins deux poutres transversales solidaires des poutres longitudinales supportant les seconds moyens de positionnement et de bridage. Le dispositif se caractérise également en ce qu un chariot est interposé entre les seconds moyens de positionnement et de bridage et chaque poutre transversale. Ces chariots comprennent une première partie supportant les seconds moyens de positionnement et de bridage et une seconde partie munie de galets guidés sur la poutre transversale associée, les première et seconde parties étant orientables angulairement l'une par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation vertical. De plus, chaque poutre transversale comprend des moyens de blocage indépendants de la seconde partie du chariot par rapport à cette poutre. Selon une autre caractéristique de l'invention les premiers et seconds moyens de positionnement et de bridage comprennent chacun un support d'une tale en position horizontale et un support d'une tôle en position verticale, des moyens de réglage en hauteur de la tôle en position verticale, des moyens presseurs dont la direction d'effort est perpendiculaire à la tale en position verticale. Selon une autre caractéristique- les moyens de réglage en hauteur comprennent une came de forme sensiblement triangulaire déplaçable en translation dans le sens longitudinal, disposée au droit du logement de réception des tales en position verticale. Les moyens presseurs comprennent au moins un profilé en I monté orientable a l'extrémité du piston d'un vérin double effet, le profilé en I venant directement au contact de la tôle en position verticale. Le vérin double effet accepte au moins deux pressions, l'une faible correspondant au positionnement, l'autre importante correspondant au bridage. Selon une variante de l'invention les premiers et seconds moyens de positionnement et de bridage comprennent des moyens complémentaires de bridage vertical. La présente invention est décrite ci-après en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue en élévation latérale du banc de support et de positionnement de tales selon l'invention, - la figure 2 représente une vue de dessus du banc de support et de positionnement représenté sur la figure 1, - la figure 3 représente une vue en élévation dans un plan transversal du banc de support et de positionnement représenté à la figure 1, - la figure 4 représente une vue en coupe transversale du chariot du banc selon l invention, - la figure 5 représente une vue de détail des moyens de réglage en hauteur de la tale en position verticale, et - la figure 6 représente une vue en perspective des moyens presseurs selon l'invention. Le banc de support et de positionnement selon l'invention représenté sur la figure 1 comprend un bâti fixe 10, constitué de poutres longitudinales 12 et de poutres transversales 14. De plus, le banc de support et de positionnement selon l inven- tion comprend également des premiers moyens de positionnement et de bridage 16 fixes, solidaires du bâti et des seconds moyens de positionnement et de bridage 18 mobiles par rapport au bti et réglables par rapport aux premiers moyens de positionnement et de bridage, comme cela est représenté sur la figure 2. Les premiers moyens de positionnement et de bridage 16 comprennent deux poutres 20 et 22 reliées entre elles par des entretoises perpendiculaires 24, les deux poutres 20 et 22 ayant des sections en I. Dans le cas particulier des premiers moyens de positionnement et de bridage, la poutre 20 est solidarisée aux poutres transversales par des renforts 26 et jouent donc le rôle des poutres longitudinales référencées 12 sur les seconds moyens de positionnement et de bridage. Ces secondez moyens de positionnement et de bridage 18 comprennent également deux poutres 28 et 30 solidarisées par des entretoises 32, les poutres 28 et 30 ayant des sections en I. Ainsi que cela est représenté sur la figure 1, les poutres transversales 14 ont également une section en I et reposent par l'intermédiaire de pieds 34 directement sur le sol tandis que les poutres longitudinales reposent sur ces mêmes poutres transversales 14. Des supports 34 des tales en position verticale sont régulièrement répartis le long des poutres longitudinales et comprennent des moyens de réglage en hauteur 36 de ces éléments de tôle en position verticale. Rinsi que cela est représenté en détail sur la figure 5, les supports comprennent chacun un bâti à deux plaques parallèles 38 et 40 reliées à leur extrémité inférieure par un axe non repré senté, autour duquel tourne un premier galet 42 et sont reliées en partie supérieure a un cylindre de guidage 44. Dans ce cylindre de guidage 44 coulisse un piston 46 muni à son extrémité inférieure d'un galet 48 disposé en vis à vis du galet 42, la hauteur du piston par rapport aux plaques 38 et 40 étant telle qu'elle laisse un espace h entre ces deux galets. La partie supérieure du piston 46 comprend une platine 50 destinée à recevoir un élément de tale prédécoupé 52, représenté en trait mixte sur la figure. Les moyens de réglage en hauteur de cet élément de tale 52 par rapport aux entretoises 24 ou aux poutres longitudinales 22 et 20 comprennent des cames 54 de forme sensiblement triangulaire reliées entre elles par des barres de liaison 56 d'une hauteur h. De plus, l'une de ces cames 54 est solidaire de moyens de déplacement en translation 56 de l en- semble de ces cames par rapport au bti fixe 10. Ces moyens de déplacement en translation 56 comprennent un support 58 d'un arbre de manivelle 60 muni d'un pignon fixe 62 qui engrène avec une crémaillère 64, solidaire de la came en vis à vis permettant ainsi de déplacer l ensemble des cames en translation suivant l'axe longitudinal du banc conformément aux flèches 66 de la figure 1. Les seconds moyens de positionnement et de bridage 18 comprennent également des supports 34 des éléments de tale prédécoupés en position verticale ainsi que des moyens de réglage en hauteur 36 des éléments de tôle en position verticale. Ainsi que cela est représenté sur les figures 2 et 3 les premiers et seconds moyens de positionnement et de bridage comprennent chacun des moyens presseurs 68 dont la direction d'effort, symbolisée par la flèche 70, est perpendiculaire à chacun des éléments de tale prédécoupés en position verticale. Ces moyens presseurs 68 n'ont été représentés qu une seule fois sur la figure 2 pour la clarté du dessin. Ces moyens presseurs comprennent un profilé en I 72 orienté parallèlement à l'élément de tale prédécoupé dont les extrémités coulissent dans des guides 74 solidaires des entretoises 24. Dans sa partie médiane le profilé est articulé à l'extré- mité du piston 76 d'un vérin 78 solidaire de la poutre longitudinale 20 des premiers moyens de positionnement et de bridage et de la poutre 30 des seconds moyens de positionnement et de bridage. Le vérin est immobilisé par rapport à la poutre longitudinale selon l'axe longitudinal du vérin mais déplaçable selon un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du vérin. Les moyens presseurs 68 sont également détaillés sur la figure 3, les éléments identiques portant les mêmes références. Sur cette figure on a fait de plus apparaître un capot de protection 80 qui supprime tout accès aux parties mobiles. De plus sur la figure 3 on a fait apparaître également les moyens de commande 82 de ces vérins qui sont des vérins double-effet acceptant au moins deux pressions qui peuvent être d'une puissance de 100 kilo jusqu à 1.500 kilo pour fixer un ordre de grandeur non limitatif. Sur cette figure 3 on a fait apparaître un profilé en I 84, de grandes dimensions après fabrication, ainsi qu'en pointillé un profilé 86 de petites dimensions. Ainsi que cela est indiqué précédemment, les seconds moyens de positionnement 18 sont supportés par deux chariots d'extrémité 88 déplaçables sur les poutres transversales 14 grâce à des galets 90 représentés en pointillé sur la figure et bloqués par un galet de rappel 92. Une butée 94 solidaire de la poutre transversale 14 et déplaçable permet le blocage du chariot 88 dans différentes positions le long de la poutre transversale 14. Les seconds moyens de positionnement et de bridage 18 sont orientables par rapport aux chariots 88 autour d'un axe 96 plus exactement autour d'un doigt 98 (figure 2). Tous ces éléments sont reproduits en détail sur la figure 4 de façon simplifiée. Entre le dispositif de positionnement et de bridage, et le chariot 88 sont interposées des plaques 98 en matériau antifriction du type polytétrafluoroéthylène par exemple. Ainsi les chariots comprennent une première partie 100 solidaire des moyens de positionnement et de bridage et une partie 102 constituant le chariot proprement dit, les deux parties étant orientables angulairement l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation 96. Ainsi que cela est représenté sur la figure 2, la partie 100 de l'un des chariots 88 est munie d'un trou oblong 104 qui permet de compenser les variations de distance lorsque les seconds moyens de positionnement et de bridage 18 ne sont pas parallèles aux premiers moyens de positionnement et de bridage 16. Sur la figure 6 on a représenté une vue en perspective des moyens presseurs 68 qui est une vue détaillée, les éléments identiques déjà décrits dans les figures précédentes portant les mimes références. Selon une variante de l'invention, il est prévu des moyens complémentaires de bridage dans le sens vertical, non représentés sur les figures, constitué d'un montage escamotable du type serre-joints qui viennent en vis à vis des poutres 22 et 28 qui constituent les supports 51 des éléments de tôle prédécoupés en position horizontale. Le fonctionnement du banc selon l'invention est décrit ci-après en regard de la fabrication d'un profilé en I symétrique. Les seconds moyens de positionnement et de bridage 18 sont déplacés par rapport aux premiers moyens de positionnement et de bridage 16 fixe, solidaires du bati de façon que l'intervalle entre les poutres 28 et 22 corresponde à la largeur de l Ame du profilé. Au moyen d'une grue cette Sme est disposée sur les supports 51 de la tale en position horizontale, c est-å-dire sur la partie supérieure des poutres 28 et 22, parallèlement la butée 94 est déplacée afin que cette butée soit introduite dans un alé sage prévu dans la poutre transversale 14, immédiatement à côté du chariot 88. Les pistons des vérins 78 sont en position rétractée et le profilé en I 72 est également en retrait. Les éléments de tale prédécoupés constituant les ailes du profilé sont amenés en position verticale au droit des premiers et seconds moyens de positionnement et de bridage jusqu à venir reposer sur la partie supérieure 50 des pistons 46 de chacun des supports 34. Chacune des ailes est réglée indépendamment en hauteur par rapport à l Sme centrale au moyen des dispositifs de réglage 36 et plus particulièrement par manoeuvre de la manivelle 60 qui met en rotation le pignon 62, lui mme entraînant la crémaillère 64 ce qui provoque le déplacement en translation de l'ensemble des cames 54 relié par les barres 56 et simultanément l in- troduction du triangle ce qui provoque un déplacement vers le haut du piston 46, le galet 48 roulant sur le côté oblique du triangle constituant la came 54.La même opération est effectuée sur les premiers et sur les seconds moyens de positionnement et de bridage. Parallèlement, les vérins 78 sont alimentés en pression hydraulique grâce à la centrale de commande 82 ce qui provoque le déplacement du piston hors du corps du vérin, plaquant ainsi le profilé 72 contre l'aile du profilé à fabriquer qui se trouve en vis à vis. Tout déplacement des seconds moyens de positionnement et de bridage 18 par rapport à la poutre transversale 14 est exclu à cause du blocage par la butée 94. Le pré-positionnement est soumis à un effort de faible intensité de la part des vérins, 100 kilo pour fixer un ordre de grandeur.Ces opérations sont répétées pour affiner la position des ailes par rapport à l Ame et, lorsque le positionnement est parfaitement réalisé, la centrale de commande 82 est actionnée pour que les vérins 78 exercent une pression de bridage importante, de l'ordre de 1.500 kilo pour fixer un ordre de grandeur, cette pression étant suffisante pour provoquer un contact étroit sur toute la longueur entre l Ame et l'aile du profilé, ce qui autorise un soudage en une seule passe d'un seul coté. Grâce au banc selon l'invention, il est également possible de réaliser des profilés ayant des ailes de dimensions différentes, dans ce cas, il suffit d'ajuster en hauteur grace aux moyens de réglage en hauteur 34, chacune des ailes par rapport à l Ame. De même, il est également possible de réaliser des profilés en I dissymétriques dont l Ame par exemple possède deux côtés longitudinaux non parallèles. Dans ce cas, les seconds moyens de positionnement et de bridage ne sont plus parallèles aux premiers moyens de positionnement et de bridage, par pivotement autour des doigts 98. Letrou oblong 104 qui permet de compenser les variations de longueur. Le banc qui vient d'être décrit ci-dessus correspond à un module et il est bien entendu que des modules peuvent être juxtaposés les uns aux autres pour constituer un banc de longueur adaptée au profilé à fabriquer. Il suffit de relier mécaniquement les poutres longitudinales fixes et mobiles, ainsi qu'éventuellement les supports fixes et de réaliser également une connection hydraulique pour les vérins. Ainsi, il existe des modules de 5 mètres qui, par exemple, juxtaposés par groupe de 4 permettent la réalisation de profilés de 20 mètres de long. Selon un mode de réalisation particulier il est prévu notamment pour les profilés de petites dimensions, un bridage vertical à l'aide de serre-joints de façon à bien plaquer l Ame sur les supports pour obtenir, même pour des profilés légers, des positionnements précis et des contraintes de serrage suffisantes pour autoriser un soudage de qualité. Les dispositifs décrits dans l'invention peuvent bien évidemment être remplacés par des dispositifs équivalents. C'est ainsi que les moyens de réglage en hauteur constitués de cames et de moyens manuels de déplacement de ces cames peuvent utiliser les mêmes cames mais entraînées en translation par un vérin hydraulique qui viendrait remplacer l en- semble support 58, manivelle 60, pignon 62 et crémaillère 64. De même, chacun des supports pourrait comprendre un vérin hydraulique, l'ensemble de ces vérins étant piloté de façon précise pour venir se positionner immédiatement en dessous des ailes pour chacun des moyens de positionnement et de bridage. REVENDICATICNS 1. Banc de support et de positionnement d'éléments de tale prédécoupés en vue de la fabrication par soudage de profilés, notamment à section en I caractérisé en ce que le banc comprend au moins un module constitué d'un bâti fixe (10), des premiers moyens de positionnement et de bridage (16) fixes et solidaires de ce bati, des seconds moyens de positionnement et de bridage (18) mobiles par rapport à ce bâti et réglables par rapport aux premiers moyens de positionnement et de bridage. 2. Banc selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bâti fixe comprend deux poutres longitudinales (12) sur l'une desquelles sont disposés les premiers moyens de positionnement et de bridage (16) et au moins deux poutres transversales (14) solidaires des poutres longitudinales, supportant les seconds moyens de positionnement et de bridage (18). 3. Banc selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'un chariot (88) est interposé entre les seconds moyens de positionnement et de bridage (18) et chaque poutre transversale (14). 4. Banc selon la revendication 3 caractérisé en ce que le chariot (88) comprend une première partie (100) supportant les seconds moyens de positionnement et de bridage (18) et une seconde partie (102) munie de galets (90) guidés sur la poutre transversale associée, les deux parties de ce chariot étant orientables angulairement l'une par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation (96). 5. Banc selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que chaque poutre transversale (14) comprend des moyens de blocage (94) indépendants de la seconde partie (102) du chariot par rapport à cette poutre. 6. Banc selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens de positionnement et de bridage comprennent chacun un support (51) d'un élément de tôle prédécoupé en position horizontale et un support (34) d'un élément de tale prédécoupé en position verticale, des moyens de réglage (36) en hauteur de la tale en position verticale, et des moyens presseurs (68) de l'élément de tale en position verticale sur l'élément de tale en position horizontale dont la direction d'effort est perpendiculaire à cette élément de tale en position verticale. 7. Banc selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de réglage (36) en hauteur comprennent une came (54) de forme sensiblement triangulaire, déplaçable en translation dans le sens longitudinal disposé au droit de l'élément de tale prédécoupé en position verticale. 8. Banc selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que les moyens presseurs (68) comprennent au moins un profilé en I, orientable à l ex- trémité d'un piston (76) d'un vérin double effet (78). 9. Banc selon la revendication 8 caractérisé en ce que le vérin (78) accepte au moins deux pressions, l'une faible correspondant au positionnement, l'autre importante correspondant au bridage. 10. Banc selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens de positionnement et de bridage comprennent des moyens complémentaires de bridage vertical.