Brevet FR2696958A1 — publié le 19940422

La présente invention concerne des rouleaux destinés à des convoyeurs, à savoir des rouleaux destinés à la fois à des convoyeurs à rouleaux et à servir de rouleaux inférieurs de bande transporteuse pour des convoyeurs à bande. Ces rouleaux sont de façon générale constitués par un tuyau ou tube muni d'un palier à contacts de roulement inséré dans chaque extrémité. Il existe plusieurs procédés de fabrication de rouleaux de convoyeur. Un rouleau peut être produit à partir d'un tube présentant une épaisseur de paroi relativement importante en usinant de façon interne ses deux extrémités pour permettre l'insertion et l'emboîtage à faible jeu d'un roulement à billes ou d'un roulement à rouleaux. Un autre procédé, bien qu'il utilise un tube à paroi épaisse, consiste à chauffer les extrémités du tube et à réduire les diamètres dans un billot à estamper, puis à usiner leurs parties internes jusqu'au diamètre des paliers. Encore une autre opération pour réduire les diamètres d'extrémité s'effectue par emboutissage au tour en utilisant un mandrin. Et pour finir, la fabrication de rouleaux de convoyeur à partir de tubes à paroi mince inclut le soudage de pièces de tube courtes de plus petit diamètre dans les extrémités et leur usinage jusqu'au diamètre requis. Tous ces procédés de fabrication sont coûteux et consommateurs de temps et l'objet de la présente invention consiste à proposer un procédé de préparation des extrémités de tube à paroi mince sans chauffage ni usinage. L'objet principal de la présente invention consiste à former les extrémités de tube d'une manière telle que des paliers à contacts de roulement puissent être facilement insérés dans les extrémités et puissent être fixés sans un quelconque composant auxiliaire. Un autre objet de l'invention consiste à proposer des outils pour conformer les extrémités de rouleaux de convoyeur qui soient simples et disponibles à faible coût. Encore un autre objet de l'invention consiste à fabriquer des rouleaux de convoyeur de n'importe quelle longueur requise en des temps opératoires courts en utilisant les outils de conformation mentionnés ci-avant. Un procédé particulier de réduction des extrémités de tube à un diamètre plus petit tandis que le diamètre interne est lisse et de dimensions exactes pour permettre l'emboîtage à l'intérieur d'un palier à contacts de roulement est constitué par l'insertion dans l'extrémité qui doit être réduite d'un mandrin d'un diamètre externe de même dimension que celui du palier qui doit être inséré, par le placement du tube dans une matrice de pressage constituée par deux demi-matrices et par le pressage des demi-matrices ensemble au moyen d'une presse excentrique ou de toute autre presse pour ainsi repousser le matériau du tube sur le mandrin. La matrice présente un diamètre interne étagé, une partie de diamètre étant constituée par un diamètre de même dimension que le diamètre externe original du tube et une autre partie de ce diamètre étant constituée par un diamètre de même dimension que le diamètre externe réduit, la longueur de la partie de diamètre réduit étant au moins de même dimension que la largeur du palier qui doit être inséré tandis que la partie de diamètre plus grand peut présenter n'importe quelle longueur appropriée. La matrice segmentée peut être constituée par deux demimatrices, comme décrit dans ce qui précède, mais elle peut également être constituée par plusieurs parties, de préférence par des parties en forme de secteur qui sont poussées suivant une direction radiale sur l'extérieur du tube au moyen d'une presse conçue de façon appropriée. Selon un mode de réalisation particulier de la matrice et du mandrin, le second est muni d'un collier externe et la matrice est munie d'une gorge correspondante à l'intérieur de laquelle le collier doit être inséré. Avant le placement du tube dans la matrice, le mandrin est inséré à l'intérieur du tube jusqu'à l'établissement d'un contact entre le collier et l'extrémité du tube, le collier servant à obtenir une partie de diamètre réduit d'une longueur exacte prédéterminée. Selon un autre mode de réalisation particulier de la matrice, la zone frontière entre les deux diamètres internes différents est conformée selon la forme d'un collier se projetant vers l'intérieur qui sert à produire une gorge dans le tube. Cette gorge correspond à un collier se projetant vers l'intérieur qui est prévu dans la paroi du tube et qui sert de butée interne pour le palier de manière à empêcher son insertion trop loin à l'intérieur de la partie de grand diamètre du tube. La section en coupe externe de la matrice qui comprend deux demi-matrices est soit rectangulaire soit au moins, le sommet et la base de chaque demi-matrice sont plans pour permettre un emboîtement à faible jeu à l'intérieur de la presse. La matrice constituée par des parties en forme de secteur présente une surface externe de forme générale cylindrique de manière à se conformer au diamètre interne d'une presse circulaire. Puisque les tubes utilisés ne sont pas absolument identiques du point de vue des épaisseurs de paroi, la matrice qui est segmentée en demi-matrices doit être conçue pour un tube présentant une épaisseur de paroi minimale de telle sorte qu'avec un tube plus lourd, une bavure se projette vers l'extérieur entre les demi-matrices. Pour cette raison, les demimatrices sont munies de bords de coupe tranchants pour disjoindre la bavure de l'extérieur de la section de tube réduite. Dans une matrice constituée par des sections de matrice radiales, ces sections peuvent être conçues pour un tube de diamètre externe le plus petit de telle sorte que lors du traitement de tubes de diamètres plus grands, il reste de petits espaces entre les sections après chaque opération de pressage. La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit que l'on lira en relation avec les dessins annexés parmi lesquels la figure 1 est une vue en coupe longitudinale pratiquée au travers d'un tube qui doit être pressé selon la forme souhaitée et qui est monté sur un mandrin et positionné entre les deux moitiés d'une matrice de pressage la figure 2 est une vue en coupe longitudinale similaire à celle représentée sur la figure 1, la matrice étant fermée sur le tube fini la figure 3 est une vue en coupe transversale de la matrice et du tube inséré, cette coupe étant prise selon une ligne A-A de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en coupe d'une matrice à secteurs multiples positionnée dans un assemblage de presse hydraulique ; et la figure 5 est une vue en coupe de la matrice et de l'assemblage de presse, cette coupe étant prise selon une ligne B-B de la figure 4. La figure 1 représente un tube I monté sur un mandrin Il et inséré à l'intérieur d'une matrice III, cette dernière étant constituée par une demi-matrice supérieure 3 et par une demimatrice inférieure 3' qui sont généralement interchangeables de telle sorte que la demi-matrice X inférieure puisse devenir la demi-matrice supérieure et vice-versa. L'intérieur de la matrice est usiné et trempé, habituellement cémenté et trempé, selon la forme d'un alésage de diamètre plus grand 30 correspondant au diamètre externe original du tube, et d'un alésage de diamètre plus petit 31 concentrique à l'alésage de diamètre plus grand et correspondant au diamètre fabriqué du tube. La division entre les deux alésages se présente sous la forme d'un collier s'étendant vers l'intérieur sans arête vive 32 tandis qu'au niveau de l'extrémité gauche de l'alésage plus petit, une gorge circulaire 33 est prévue et sert à positionner fermement le mandrin Il. Le mandrin comprend un collier d'extrémité 20 qui correspond du point de vue de la largeur à la gorge 33 ménagée dans les demi-matrices mais qui présente un diamètre externe légèrement inférieur à la profondeur de la gorge afin d'assurer une fermeture en sécurité des deux demi-matrices. Le mandrin se poursuit selon une partie cylindrique 21 d'un diamètre identique au diamètre externe du palier qui doit être inséré à l'intérieur du rouleau de convoyeur et d'une longueur identique à la largeur du palier qui doit être inséré. Cette partie cylindrique se poursuit progressivement en une partie d'extrémité 22 de diamètre plus petit au moyen d'un épaulement incliné 23.Comme on peut le voir sur la figure 1, le tube I est placé sur le mandrin de telle sorte que son extrémité entre en contact avec le collier d'extrémité 20 tandis que ce collier est partiellement inséré à l'intérieur de la gorge 33 de la matrice. Comme représenté sur les figures 2 et 3, la matrice est placée dans une presse (non représentée) et elle est fermée en force de manière à repousser le tube à l'intérieur des cavités qui restent entre la matrice et le mandrin, ce qui réduit sont extrémité aux dimensions de diamètre requises (10). Dans le même temps, le collier 32 des demi-matrices exerce une pression à l'intérieur du tube et provoque la formation d'un collier interne 11 tandis que le reste du tube 12 reste inchangé. La figure 3 représente la matrice fermée en coupe, la partie de tube réduite étant comprimée entre le mandrin et la matrice. Ce dessin représente également deux évidements 34 s'étendant le long des surfaces segmentées des demi-matrices et se terminant selon des bords à arêtes tranchantes 35 s'étendant le long de l'alésage 31. Ces bords à arêtes tranchantes servent à disjoindre la bavure qui s'échappe de la matrice et les évidements servent à recevoir le matériau détaché par les bords à arêtes tranchantes. Les figures 4 et 5 représentent un tube I formé dans une matrice constituée par six secteurs agencés radialement 13, laquelle matrice est positionnée dans un assemblage de presse hydraulique conçu pour pousser les secteurs de matrice sur l'extrémité de tube afin de la réduire au diamètre plus petit souhaité. La matrice segmentée est divisée le long d'un plan passant par une ligne centrale de l'alésage 30, 31 et comporte des surfaces supérieure et inférieure planes parallèles au plan de division. Le mandrin est similaire à celui représenté sur les figures 1 et 2 et ses composants ne sont par conséquent pas énumérés de façon séparée ; est cependant en outre prévu un arbre 25 qui permet une manipulation plus facile. La partie interne de la matrice à secteurs multiples est sensiblement identique à celle de la matrice représentée sur la figure 2 et pour cette raison, ses composants ne sont pas énumérés de façon séparée. Cependant, le contour externe se présente sous la forme d'un cône constitué par six secteurs radiaux 13 qui permettent l'exercice d'une pression externe radiale sur les six secteurs au moyen de l'assemblage de presse hydraulique représenté sur les mêmes figures. L'assemblage de presse est constitué par un piston 40 mobile dans un cylindre hydraulique 41 et par une plaque de base 42 qui supporte la matrice.Le piston se présente sous la forme d'un cylindre évidé qui entoure moyennant un certain jeu le tube et au niveau de son extrémité inférieure, il présente une partie conique divergente (44) qui correspond au cône de la matrice qu'il renferme et il comprend un collier circonférenciel 45 muni d'une étanchéité par pression 46 disposée au niveau de sa circonférence externe. Le cylindre 41 se présente sous la forme d'un cylindre évidé qui renferme la partie cylindrique du piston et il comprend un espace de pression 47 qui contient le collier 45 du piston. L'étanchéité est obtenue au moyen d'étanchéités annulaires positionnées dans des gorges 48 et 48'. Le piston est mobile de façon alternée vers le haut et vers le bas du fait de la pression d'un liquide qui pénètre dans l'espace de pression 47 du cylindre au travers d'orifices 49 et 49' et qui quitte cet espace. On peut concevoir visuellement que dans la position haute du piston, la matrice est ouverte, ce qui permet à l'extrémité du tube d'être inséré et que du fait de son déplacement vers le bas, le piston pousse les secteurs de matrice sur l'extrémité du tube et forme le diamètre réduit. Il est bien entendu que la matrice, le mandrin et l'assemblage de presse représentés sur les dessins représentent seulement des exemples de l'équipement approprié pour réduire le diamètre du tube aux dimensions requises et que des variantes et modifications peuvent être envisagées pour l'équipement par l'homme de l'art. Le collier situé au niveau de l'extrémité du mandrin n'est par exemple pas obligatoire et il peut être remplacé par tout autre type de butée et par tout autre positionnement du mandrin dans la matrice externe. Le collier 11 situé à l'intérieur du tube peut ne pas être nécessaire dans tous les cas et il peut être omis dans la matrice et le mandrin, ce qui facilite l'opération de formage en utilisant des forces inférieures. Les deux moitiés de la matrice représentées sur les figures 1 à 3 sont appelées dans ce qui précède moitié supérieure et moitié inférieure mais dans le cas d'une presse horizontale, ces deux moitiés seraient appelées respectivement moitié avant et moitié arrière. L'extrémité de tube qui doit être formée est de façon générale insérée dans un état froid mais elle peut être préchauffée dans le cas de tubes très lourds ou dans le cas d'une réduction importante du diamètre. REVENDICATIONS 1. Procédé de réduction d'une extrémité d'un tube (I) depuis un diamètre de tube externe original jusqu'à un diamètre externe réduit prédéterminé inférieur, l'extrémité présentant alors un diamètre interne lisse plus petit de dimensions exactes pour permettre l'emboîtage à l'intérieur d'un palier présentant un diamètre externe de même dimension, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de insertion d'un mandrin (II) présentant un diamètre externe égal au diamètre externe dudit palier emboîté à l'intérieur de l'extrémité du tube (I) présentant le diamètre qui doit être réduit placement de ladite extrémité dudit tube (I) et dudit mandrin (II) à l'intérieur d'une matrice segmentée (III) munie d'un alésage étagé (30, 31) comportant une partie de diamètre plus grand (30) présentant un diamètre interne égal au diamètre de tube externe original et une partie de diamètre plus petit (31) dont le diamètre interne est égal au diamètre externe réduit prédéterminé dudit tube (I) compression de ladite matrice segmentée (III) sur ladite extrémité de tube et sur ledit mandrin (II) contenu dedans pour former ladite extrémité dudit tube (I) dans ladite partie de diamètre plus petit (31) dudit alésage (30, 31) selon ledit diamètre externe réduit prédéterminé ; et extraction dudit tube (I) hors de ladite matrice segmentée (III) et dudit mandrin (II) hors de ladite extrémité de tube. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit palier présente une certaine longueur et en ce que ladite partie de diamètre plus petit (31) dudit alésage (30, 31) présente une longueur au moins égale à la longueur dudit palier qui doit être inséré. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il inclut en outre l'étape de formation d'un collier s'étendant vers l'intérieur (11) au niveau d'une extrémité dudit diamètre interne dudit tube (I) au moyen de la formation sur deux moitiés (3, 3') de ladite matrice segmentée (III) d'un collier s'étendant vers l'intérieur correspondant (32) au niveau d'une zone frontière entre lesdites parties de diamètre plus petit (31) et de diamètre plus grand (30), et de pressage dudit collier s'étendant vers l'intérieur (32) de ladite matrice segmentée (III) à l'intérieur dudit tube (I). 4. Equipement de fabrication d'une extrémité de tube de diamètre réduit caractérisé en qu'il comprend un moyen de mandrin (II) pour limiter la compression dudit tube (I) jusqu'à un diamètre interne réduit prédéterminé correspondant à un diamètre externe d'un palier qui doit être inséré à l'intérieur de ladite extrémité de tube, ledit moyen de mandrin (II) comportant une première partie se présentant sous la forme d'un collier (20) de diamètre supérieur à un diamètre externe original dudit tube (I), une seconde partie (21) de diamètre égal au diamètre interne réduit prédéterminé et de longueur égale à une longueur prédéterminée du tube (I) qui doit être réduit et une troisième partie (22) de diamètre inférieur à celui de ladite seconde partie (21), ledit moyen de mandrin (II) servant à être inséré dans ledit tube (I) jusqu'à ce que ledit collier (20) entre en contact avec l'extrémité dudit tube (I) ; et un moyen de matrice segmentée (III) pour réduire une partie d'extrémité du tube (I) depuis un diamètre de tube externe original jusqu'à un diamètre externe réduit prédéterminé inférieur en comprimant ledit moyen de matrice segmentée (III) sur ledit tube (I) lorsque ledit tube (I) est positionné autour dudit moyen de mandrin (II), ledit moyen de matrice segmentée (III) comprenant deux demi-matrices (3, 3') et incluant un alésage étagé (30, 31) comportant une première partie (31) dont le diamètre correspond au diamètre externe réduit prédéterminé de ladite extrémité de tube et une seconde partie (30) dont le diamètre correspond au diamètre externe original de ladite extrémité de tube, ledit moyen de matrice segmentée (III) étant divisé le long d'un plan passant par une ligne centrale dudit alésage (30, 31) et comportant des surfaces supérieure et inférieure planes parallèles audit plan de division. 5. Equipement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de mandrin (II) est muni d'une transition progressive qui se présente sous la forme d'un épaulement incliné (23) entre lesdites seconde et troisième parties (21, 22). 6. Equipement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit collier (20) dudit moyen de mandrin (II) est prévu au niveau de l'extrémité de ladite seconde partie (21) et il s'étend sur la circonférence de ladite troisième partie (22) selon un diamètre supérieur au diamètre de celle-ci. 7. Equipement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de matrice segmentée (III) qui sert à recevoir ledit tube (I) ainsi que ledit moyen de mandrin (II) est muni d'une gorge interne circonférencielle (33) au niveau d'une extrémité de ladite partie de diamètre plus petit (31), cette gorge présentant une dimension appropriée pour recevoir ledit collier (20) prévu sur ledit mandrin (II). 8. Equipement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de matrice segmentée (III) inclut un collier se projetant vers l'intérieur (32) positionné entre lesdites première et seconde parties (30, 31) pour obtenir par pression une gorge circonférencielle correspondante formée dans ledit tube (I), laquelle gorge servant de butée pour ledit palier qui doit être inséré. 9. Equipement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de matrice segmentée (III) est muni d'un évidement (34) ménagé sur chaque côté de la division et d'un bord à arête tranchante (35) situé sur ladite première partie (31) dudit alésage étagé (30, 31), l'ensemble servant à couper toute bavure de pressage et à recevoir la bavure de pressage dans ledit évidement (34). 10. Equipement de fabrication d'une extrémité de tube de diamètre réduit caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de mandrin (II) pour limiter la compression dudit tube (I) jusqu'à un diamètre interne réduit prédéterminé correspondant à un diamètre externe d'un palier qui doit être inséré à l'intérieur de ladite extrémité de tube, ledit moyen de mandrin (II) comportant une première partie se présentant sous la forme d'un collier (20) de diamètre supérieur à un diamètre externe original dudit tube (I), une seconde partie (21) de diamètre égal au diamètre interne réduit prédéterminé et de longueur égale à une longueur prédéterminée du tube (I) qui doit être réduit et une troisième partie (22) de diamètre inférieur à celui de ladite seconde partie (21), ledit moyen de mandrin (II) servant à être inséré dans ledit tube (I) jusqu'à ce que ledit collier (20) entre en contact avec l'extrémité dudit tube (I) ; et un moyen de matrice segmentée (III) pour réduire une partie d'extrémité du tube (I) depuis un diamètre de tube externe original jusqu'à un diamètre externe réduit prédéterminé inférieur en comprimant ledit moyen de matrice segmentée (III) sur ledit tube (I) lorsque ledit tube (I) est positionné autour dudit moyen de mandrin (II), ledit moyen de matrice segmentée (III) comprenant plusieurs sections radiales (3, 3' ; 13) et incluant un alésage étagé (30, 31) comportant une première partie (31) dont le diamètre correspond au diamètre externe réduit prédéterminé de ladite extrémité de tube et une seconde partie (30) dont le diamètre correspond au diamètre externe original de ladite extrémité de tube, ledit moyen de matrice segmentée (III) étant divisé le long de lignes radiales qui passent par une ligne centrale dudit alésage (30, 31).