Brevet FR2682319A1 — publié le 19930416

DESCRIPTION La présente invention concerne un dispositif permettant de réaliser sur une même machine les opérations de pliage-soudage sur chant de plaques ou de pièces de matériaux thermoplastiques, ainsi que certains travaux de préparation et de manutention accessoires à ces opérations. Ces opérations sont traditionnellement effectuées sur des machines séparées et spécialisées, d'une conception complexe et coûteuse et occupant une large surface de travail dans les ateliers; les travaux de préparation et de manutention nécessitant, en outre, l'utilisation d'outillages ou d' installations supplémentaires. Selon une première caractéristique, le dispositif selon l'invention apporte une solution simple, économique et peu encombrante au moyen de la disposition sur une même machine en deux postes de travail, voire en un seul dans une version compacte, des différents systèmes de serrage, de chauffage et de guidage des plaques nécessaires pour les souder et les plier. Selon un mode général de réalisation, les opérations de soudage (2) et de pliage (3) sont effectuées sur deux postes de travail distincts, tels que disposés sur le chassis (1) selon le schéma de principe de la figure 1, Selon un mode particulier de réalisation, les postes de soudage et de pliage sont confondus, permettant la constitution d'une machine compacte, dans laquelle plusieurs des systèmes de serrage et de chauffage sont utilisés à la fois pour le soudage et le pliage, selon le schéma de principe de la figure 2. On décrira successivement les caractéristiques de l'invention selon la figure 1, puis selon la figure 2 et enfin, les dispositifs additionnels permettant de réaliser des travaux de préparation et de manutention des pièces. Selon la figure 1, la machine comporte un poste de soudage (2) et un poste de pliage (3) . On décrira tout d'abord le poste de soudage (2) Les caractéristiques du poste de soudage (2) selon l'invention sont représentées en détail sur les figures 3 (coupe latérale) et 4 (coupe longitudinale). Le poste se compose des différents systèmes de serrage, de guidage et de chauffage nécessaires à la réalisation d'une soudure: Un système de serrage des plaques à souder constitué de deux cadres de serrage (4) et (5) fixés à demeure sur deux plateaux (6) et (7) supportant les plaques et pouvant s'ouvrir ou se fermer de façon à permettre l'introduction d'une règle d'alignement des chants des plaques (8) et d'une règle chauffante (9) permettant de fondre les chants des plaques afin de les souder. A la différence des systèmes traditionnels de serrage, les deux cadres de serrage sont constitués, de façon caractéristique, selon les figures 3 et 4 par deux "U" métalliques robustes emboîtés l'un dans l'autre, le U supérieur (10) étant plus large et plus long que le U inférieur (11) qui en est solidaire par des ressorts de rappel (12), représentés sur la coupe du cadre (4) de la figure 3, qui maintiennent le cadre fermé en position repos, et par des vérins (13) représentés sur la coupe (5) de la figure 3, qui poussent le U inférieur fortement vers le bas, au contact des plaques de matériaux à serrer sur les plateaux, formant ainsi un cadre rigide monobloc, les cadres (4) et (5) étant disposés par rapport à l'axe du dispositif en retrait du rebord interne des plateaux (6) et (7) de façon à dégager une large zone d'observation et de contrôle du travail de soudage, les U inférieurs étant munis leur partie inférieure, d'une semelle métallique horizontale (14) prolongeant 1' action de serrage jusqu'au bord interne des plateaux, ladite semelle étant encollée d'une plaque épaisse de caoutchouc résistant (15) destiné a améliorer le serrage des plaques et à absorber les tolérances d'épaisseur dans le cas de soudage cote-à-côte de matériaux présentant des épaisseurs différentes. Le mode de fixation des cadres (4) et (5) sur les plateaux (6) et (7), représenté par la coupe longitudinale de la figure 4, constitue une autre caractéristique de l'invention: Les U inférieurs (11) des cadres étant moins longs que les U supérieurs (4) et (5) de façon à n'appliquer la pression de serrage que sur la longueur maximale de travail de la machine, les U supérieurs (4) et (5) débordent donc à l'avant et à l'arrière de la zone de soudage et sont utilisés pour la fixation des cadres entiers sur les plateaux de support des plaques: ils en sont rendus solidaires à l'arrière par une potence (16) et un axe fixe (17), non réglables, qui les maintiennent en position horizontale grâce à un blocage élastique d'amortisseur (18) parallèlement aux plateaux et à une certaine distance de ceux-ci, qui sera comblée par l'extension des U inférieurs (11) à 1' intérieur des U supérieurs (4) et (5) ; la figure 4 montre, enfin, de façon également caractéristique le système de fixation à déverrouillage rapide (19), ménagé à l'avant de la machine et représenté en détail sur la figure 5. Selon l'invention, une tige (20) débordant de l'avant de la machine est fixée sur l'extrémité avant des cadres (4) et (5); deux crochets (19) en forme de clés sont montés tête-bêche dans 1' axe vertical de la tige (20) sur l'axe d'une poignée tournante (21) fixée sur la bordure avant des plateaux (6) et (7); quand la poignée (21) est ouverte, les crochets (19) peuvent tourner librement autour de l'axe de la poignée; en exerçant une légère pression sur la tige (20) , on peut, en jouant sur 1' élasticité relative apportée aux cadres (4) et (5) par les rondelles (18), introduire les deux crochets (19) sur la tige (20); en relâchant la pression sur la tige (20), le système se trouve fermé; en bloquant la poignée (21),on obtient un cadre rigide sur la longueur de la machine, à l'intérieur duquel les U inférieurs (11) pourront se déployer avec efficacité. Pour ouvrir le système (19) après l'exécution du soudage, afin de débloquer les piè ces soudées et évacuer facilement les pièces fermées sans avoir à démonter la machine, on procèdera en sens inverse, en ramenant d'abord au repos les U inférieurs (11) , puis en débloquant la poignée (21); en exerçant à nouveau une légère pression sur la tige (20), on libèrera les crochets(19) qui basculeront vers le bas, libérant l'avant des cadres (4) et (5) et per mettant l'évacuation des pièces soudées par lavant de la machine. Selon l'invention, le poste de soudage (2) comprend, ensuite, les plateaux (6) et (7) sur lesquels reposent les plaques ou les pièces de ma tériaux à souder;.en position de repos, ces plateaux sont éloignés l'un de l'autre, laissant ouverte la partie centrale de la machine; ces plateaux doivent, cependant, pouvoir être rapprochés l'un de l'autre, grâce au dépla cement de l'un ou des deux plateaux, afin de permettre successivement l'in troduction de la règle d'alignement (8) puis de la règle chauffante (9) puis le rapprochement des plaques dont les chants auront été fondus sur la règle chauffante et pourront ainsi se souder ensemble. Le déplacement de ces pla teaux est assuré, de façon caractéristique, par des vérins horizontaux (22) fixés sous ces plateaux, prenant appui sur la paroi interne du chassis (1) et exerçant leur action perpendiculairement à l'axe longitudinal de la machine. Le guidage des plateaux est obtenu au moyen d'engrenages (23) fixés sous les plateaux, coulissant sur des crémaillères (24) assurant la symétrie et le synchronisme des déplacements; sous chaque plateau un arbre horizontal relie tous les engrenages de façon à maintenir le parallèlisme entre les plateaux et par rapport à l'axe de la machine. Le dessus des plateaux est revetu, sur toute la longueur des U inférieurs (11) d' un caoutchouc strié paral lèlement à l'axe longitudinal de la machine et destiné à empecher le glisse ment des pièces à souder vers l'extérieur, augmentant ainsi l'action de blo cage des caoutchouc lisses (15) disposés sous les U (11) Les pressions appliquées aux plateaux par les vérins (22) sont réglables, de façon à apporter successivement aux matériaux les pressions de travail exactes nécessaires pour les opérations d'alignement, de fusion, de chauffage et de soudage. Selon l'invention, le poste de soudage (2) comprend également une règle d'alignement (8) représentée sur la figure 6, réalisée de façon carac téristique en forme de T, fixée par une charnière (25) sur l'arête inférieu re du plateau (7) à l'intérieur de la machine et pouvant pivoter d-e 1800 grâ ce à un vérin, de façon à se placer entre les plateaux pour former une butée continue d'alignement des pièces à serrer sur les cadres (4) et (5); de façon caractéristique, la partie verticale du T a la même épaisseur que la règle chauffante (9) qui sera mise en oeuvre ultérieurement, tandis que l'épaisseur des branches latérales du T correspond à la profondeur moyenne de matériau de vant être fondu en vue du soudage. Selon l'invention, le poste de soudage (2) comprend, enfin, une règle chauffante(9) pouvant être, de différentes manières, escamotée dans la partie inférieure de la machine, puis présentée verticalement au centre de la machine à hauteur des plaques à souder, dont les chants seront fondus sur les chants de la règle revêtus de "téflon9 afin d'éviter le collage des matériaux fondus. La règle (9) peut être montée sur des vérins lui permettant de se déplacer verticalement à l'intérieur de la machine tout en restant parallèle à l'axe du spudage; ou fixée sur un bras escamotable sous le plateau (6) selon le même principe mécanique que la règle d'alignement (8) sous le plateau (7). Les organes de réglage et de commande des différents systèmes composant le poste de soudage (2) sont groupés sur un tableau central placé à 1' avant de la machine et pouvant pivoter sur le coté de façon à libérer l'avant de la machine pour faciliter l'évacuation des pièces soudées fermées. De façon significative, les commandes de mise sous pression des deux U inférieurs (11) ne sont pas situées sur le tableau central, mais dans un boitier mobile relié au tableau par une potence et des conducteurs souples et pouvant être fixé à volonté par un aimant sur l'un des cadres (4) ou (5), ce qui facilite l'accessibilité de ces commandes par les serveurs de la machine et augmente la sécurité d'utilisation. Une reconnaissance vocale est aussi possible. Selon figure 1 illustrant l'invention, le dispositif de la machine combinée comporte également un poste de pliage (3) de plaques de matériaux thermoplastiques monté sur le plateau (6) et permettant de fabriquer notamment des pièces fermées destinées à être soudées sur le poste de soudage (2) décrit précédemment. Le dispositif de pliage (3) représenté sur la figure 7 est caractérisé par le fait qu'il comporte tous les systèmes de serrage, de chauffage et de guidage nécessaires au pliage des différents thermoplastiques, et qu'il peut être, si nécessaire, démonté facilement pour libérer entièrement le plateau (6) lors du soudage de pièces volumineuses. Le dispositif (3) comporte, selon l'invention, deux règles chauffantes superposées (26) et (27) entre lesquelles les matériaux sont amenés à leur température de ramollissement: la règle inférieure (26) présente un profil supérieur large et plat et se présente, en position de travail, dans un même plan horizontal que le plateau (6), au droit duquel elle est, soit fixée à demeure à une certaine distance du bord du plateau, soit montée sur des vérins permettant de la ramener vers le bas, soit fixée sous l'arête du plateau selon le même système pivotant que celui décrit pour la règle d'alignement (8) sous le plateau (7). La règle chauffante supérieure (27) doit pouvoir présenter deux pro fils chauffants différents selon la nature des matériaux thermoplastiques à plier: soit un profil aigu pour les matériaux,tels que les polyoléfines, qui doivent être rainés à chaud avant d'être pliés, soit un profil plat, moins large que celui de la règle inférieure (26),pour les autres thermoplastiques. La figure 8 présente, de façon caractéristique selon l'invention, trois possibilités différentes de réaliserces deux profils au moyen d'une seule règle de base (27) présentant un dessus plat et un dessous aigu: dans la solution (A) on emboite autour de la règle (27) un profil en U fixé par des clips (29) et permettant de transmettre la chaleur selon un profil plat; dans la solution (8-B'), la règle peut pivoter autour d'un axe longitudinal, afin de présenter à la chauffe, soit son profil aigu (figure 8 B) soit son profil plat (figure 8 B'); dans la solution (C) on adapte sur Le dessous de la règle (27) une règle (30) de profil inverse, fixée au moyen de clips (29) et présentant à l' extérieur un profil plat. La règle supérieure (27), quel que soit son mode de réalisation, est montée sur une potence (28) pivotant autour d'un axe fixé sur le plateau (6) et permettant de placer la règle (27) soit en position de chauffage au-dessus de la règle inférieure (26), soit en position de repos au pied du cadre de serrage (4); la partie de la potence (28) qui supporte le règle (27) est constituée d'une platine (29)comportant des lumières permettant d'avancer ou de reculer la règle (27) de façon quelle chauffe les matériaux dans l'axe exact de leur pliage; une tige filetée (30) munie d'un écrou de blocage permet de limiter la course de la règle (27) vers le bas en fonction de l'épaisseur à chauffer par contact ou de la profondeur du rainage à y pratiquer; enfin, la règle (27) est suspendue à l'extrémité de la platine (29) au moyen de deux axes montés librement dans des colliers afin de lui permettre de se présenter toujours verticalement par rapport à la plaque à chauffer, malgré l' angle généré par l'arc de cercle de la potence. Le poste de pliage (3) comporte ensuite, selon la figure 7 de llin- vention, une barre de serrage (31) montée sur vérins verticaux fixés sur le plateau (6) et commandée au pied et permettant de serrer les plaques courtes au bord du plateau en arrière de la zone de chauffe; pour les plaques longues on utilise comme serrage le cadre (4) du poste de soudage (2). Le poste de pliage (3) comporte enfin, selon la figure (7) de linven- t ion, un volet de pliage (32) permettant de donner à la plaque chauffée l' angle sous lequel elle doit être pliée. Ce volet de pliage tourne autour de deux axes latéraux fixés sur des platines (34) montées sur les flancs du plateau (6) et dotées de lumières horizontales (35) permettant de régler la distance du volet de pliage par rapport au bord du plateau (6) en fonction de l'épaisseur des matériaux à plier et du rayon du pliage à réaliser. Les barres constituant le bâti du volet de pliage (32) comportent également, dans leurs parties perpendiculaires à l'axe du pliage, des lumières longitudinales où coulissent des écrous (33) munis de poignées permettant de bloquer une barre (36) servant de butée de pliage parallèlement à l'axe du pliage. De même, deux rapporteurs (37) montés verticalement sur les côtés du plateau (6) et munis de butées réglables en continu permettent de limiter la course du volet de pliage à l'angle de pliage à obtenir. Le volet de pliage peut être manoeuvré à la main ou assisté par des vérins pneumatiques. Comme indiqué dans le préambule, les dispositifs des postes de soudage (2) et de pliage (3) selon l'invention peuvent aussi être rassemblés, de façon caractéristique illustrée par la figure 2, en un poste de travail unique. Dans cette version compacte, la règle chauffante de soudage (9) sert également de règle chauffante de pliage inférieure, à la condition que sa partie supérieure affleure dans le même plan horizontal que les plateaux (6) et (7); d' autre part, la potence supportant la règle supérieure de pliage (27) est fixée, dans cette version, aux extrémités du cadre de serrage (4) et concue de façon à pouvoir pivoter de part et d'autre de ce cadre, afin de dégager, si nécessaire, la zone centrale de la machine pour le soudage; le serrage des plaques est effectué au moyen du cadre (4), ce qui rend inutile la barre de serrage de pliage (31); de même, le pliage peut être effectué autour du cadre de serrage (4) au moyen d'un volet de pliage constitué et équipé comme le volet (32) mais noyé dans des saignées ménagées dans le plateau (6), de façon à ne pas faire saillie sur le dessus de ce plateau. Dans les deux versions de l'invention, les cycles des différentes opérations peuvent être commandés et contrôlés soit en manuel, soit en semiautomatique ou tout-automatique grâce à l'asservissement des différentes fonctions à un automate. La reconnaissance vocale est aussi possible. Selon l'invention, un travail de préparation du soudage peut être effectué également sur la machine: le dressage des chants des plaques à souder peut être effectué par un chariot équipé d'une fraise motorisée, décrivant toute la longueur de la machine et entraîné par une chaîne également motorisée, ce qui permet, selon la disposition des plaques sous les serrages, de dresser l'un après l'autre les chants des deux plaques à souder. Selon l'invention, enfin, un dispositif de manutention peut être ajouté à la machine, afin de faciliter la mise en place de plaques longues et épais- ses pour la réalisation par soudage de grandes viroles: Des bras articulés, prenant leur départ sur le volet de pliage (32) et reliés entre eux par des vérins latéraux à hauteur de leurs articulations, permettent , en se refermant d'arrondir ou de refermer progressivement la plaque fixée sous l'un des cadres (4) ou (5) pour l'amener plus facilement en position de serrage sous 1' autre cadre de l'autre côté de la machine, écourtant et allégeant ainsi le travail de manutention par les serveurs de la machine. Ces dispositifs de dressage des chants et d'assistance à la manutention peuvent être adjoints à la machine dans ses deux versions décrites ci-dessus. De même, les différents dispositifs décrits dans l'invention peuvent, bien évidemment, être utilisés séparément, soit sur des machines spécifiques de pliage ou de soudage, soit sous forme d'outillages spécialisés Les dispositifs de l'invention peuvent être utilisés pour la fabrication de cuves cylindriques, de tubes , de gaines carrées ou rectangulaires et pour l'assemblage et le formage de pièces industrielles en thermoplastiques. Domaines d'utilisation: Industries chimique, agro-alimentaire, bâtiment et travaux publics et autres. REVENDICATIONS (20) 1/ Dispositif combiné de pliage et de soudage de plaques et de pièces de thermoplastiques, caractérisé par la présence de tous les systèmes de serrage, de guidage, d'alignement et de chauffage nécessaires à la réalisation sur une même machine des travaux de pliage et de sou .dage, ainsi que des travaux annexes de préparation des chants et de manutention des plaques. 2/ Dispositif selon la revendication (1), caractérisé par le fait que les travaux de pliage et de soudage peuvent être réalisés sur la même machine sur deux postes de travail séparés, le poste de pliage pouvant être entièrement démonté, ou sur un poste unique compact. 3/ Dispositif de serrage des plaques utilisé dans le dispositif selon les revendications (1) et (2), caractérisé par des plateaux, dont l'un au moins est mobile, supportant des cadres fixes et non ré glables de serrage monobloc composés de deux pièces emboîtées for mant par action et réaction de ressorts de rappel et de vérins un cadre rigide en position ouverte. 4/ Dispositif de serrage des plaques selon la revendication (3), ca ractérisé par l'aménagement à l'extrémité des cadres non fixée sur les plateaux d'un système mécanique de verrouillage et de déverrouillage rapides prenant appui à l'extérieur des plateaux et constitué d'un jeu de crochets symétriques basculants pouvant être bloqués par fermeture d'une poignée sur une tige fixée sur les cadres et libérés par ouverture de la même poignée. 5/ Dispositif de serrage selon la revendication (3), caractérisé par l'adjonction sur les cadres d'un caoutchouc épais et sur les pla teaux d'un caoutchouc strié, contribuant au serrage des plaques. 6/ Dispositif de guidage utilisé dans le dispositif selon les re vendications (1), (2) et (3), caractérisé par le fait que les pla teaux sont mus par des vérins perpendiculaires au déplacement. 7/ Dispositif de guidage selon les revendications (1), (2), (3) et (6), caractérisé par le fait que les plateaux se déplacent para llèlement de façon synchrone et symétrique grace a un système d'engrenages, d'arbres et de crémaillères. 8/ Dispositif d'alignement des plaques utilisé dans le dispositif selon les revendications (1) et (2), caractérisé par une règle en forme de T escamotable sous le bord inférieur de l'un des plateaux au moyen de vérins. 9/ Dispositif de chauffage des plaques en vue du pliage ou du sou dage utilisé dans le dispositif selon les revendications (1) et (2), caractérisé par deux ou trois règles chauffantes téflonées mobiles de profils différents pouvant être soit montées sur des vérins, soit escamotables sous les plateaux selon le principe de la revendication (8). 10/ Dispositif de commande du dispositif de serrage des plaques, utilisé dans le dispositif selon les revendications (1), (2), (3), (4) et (5), caractérisé par la disposition des commandes de serrage sur un boitier mobile à fixation magnétique à portée du serveur de la ma chine ou par un dispositif spécifique à reconnaissance vocale. 11/ Dispositif de chauffage des plaques en vue du pliage utilisé dans le dispositif selon les revendications (1), (2), et (9), caractérisé par la superposition, dans un même plan vertical de deux règles chauf fantçs de profaLs differents.- 12/ Dispositif de chauffage des plaques en vue du pliage, utilisé dans le dispositif selon les revendications (1), (2), (9) et (11), ca ractérisé par la possibilité de transformation du profil aigu de la règle supérieure en un profil plat au moyen du clipsage sur la partie mâle d'une règle femelle de même profil en creux et présentant un autre profil plat. 13/ Dispositif de chauffage des plaques en vue du pliage utilisé dans le dispositif selon les revendications (1), (2), (9), (11) et (12), caractérisé par le montage de la règle supérieure sur un support flottant laissant toujours la règle en position verticale et sus ceptible de réglages de distance et d'altitude. 14/ Dispositif de serrage additionnel de plaques courtes en vue du pliage utilisé dans le dispositif selon les revendications (1), (2) et (3), caractérisé par une barre démontable montée sur vérins au bord d'un plateau et commandée au pied. 15/ Dispositif de pliage des plaques utilisé dans le dispositif selon les revendications (1), (2) et (14), caractérisé par un volet de pliage manuel ou pneumatique pivotant jusqu'à l'angle donné par les butées de rapporteurs fixés sur le plateau, et disposé à une distance réglable soit au droit du plateau, soit à l'intérieur même du plateau. 16/ Dispositif de pliage des plaques utilisé dans le dispositif selon les revendications (1), (2) et (15) caractérisé par l'aménagement dans le volet de pliage, de lumières permettant la fixation d'une butée de pliage réglable. 17/ Dispositif de pliage et de soudage des plaques utilisé dans le dispo sitif selon les revendications (1), (2), (9), (11), (12) et (13) caractérisé par le montage de la règle supérieure de pliage sur l'un des cadres de serrage au moyen d'un pivot. 18/ Dispositif de pliage et de soudage des plaques constitué par les dispositifs décrits dans les revendications (1) à (17), caractérisé par le fait que les différentes opérations des cycles de pliage et de soudage peuvent être commandées, soit manuellement, soit de façon semi automatique ou automatique, ainsi que par reconnaissance vocale. 19/ Dispositif additionnel de préparation du travail de pliage et de sou dage aux dispositifs décrits dans les revendications (1) à (18), caractérisé par un système de fraisage des chants des plaques en trainé par une chaine motorisée à l'intérieur de la machine et sur toute sa longueur de travail. 20/ Dispositif additionnel d'assistance à la manutention lors des travaux - de pliage et de soudage aux dispositifs décrits dans les reven dications (1) à (19) caractérisé par un système de bras articulés actionnés par des vérins, refermant mécaniquement les plaques longues autour de la machine afin d'y faciliter leur serrage.