Brevet FR2787049A1 — publié le 20000616

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'armatures pour béton armé, ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Elle trouvera son application dans tous les secteurs de lI'activité économique et plus spécialement ceux du bâtiment et des travaux publics o l'on doit avoir recours à du béton armé. Les armatures fabriquées grâce au procédé conforme à l'invention pourront être utilisées notamment dans des matériaux de construction comme des poutres ou des dalles en béton servant à réaliser, par exemple, des murs, des cloisons, des planchers, des plafonds, des tabliers ou autres. Actuellement, on utilise, pour renforcer les structures en béton, des armatures qui sont généralement réalisées en métal ou en alliage métallique. Elles permettent de renforcer la résistance aux nombreux efforts de flexion, de torsion ou d'élongation auxquels sont soumises les structures dans lesquelles elles sont placées. Ces armatures pour béton armé sont, le plus souvent, constituées de barres filantes et de cadres fixés transversalement. Pour les fabriquer, on connaît un procédé suivant lequel on forme tout d'abord les cadres, puis on dispose les barres filantes sur des tréteaux et on met en place ensuite les cadres transversalement aux barres filantes, puis on les solidarise à chaque point d'intersection par soudure ou tout autre moyen équivalent. Ce procédé est entièrement manuel et présente donc l'inconvénient de requérir un temps de main d'oeuvre élevé ce qui se répercute, par la suite, sur les coûts de revient des éléments dans lesquels sont utilisées les armatures. De plus, les barres filantes et les cadres sont répétitivement lourds et difficiles à manipuler ce qui rend leur mise en place longue et fastidieuse. De plus, pour le positionnement des cadres sur les barres filantes et leur maintien au cours du soudage, on a souvent recours à des moyens aléatoires ne garantissant pas une précision suffisante. La présente invention a pour objet de proposer un procédé de fabrication et une installation pour sa mise en oeuvre permettant de réaliser des armatures pour béton armé. Un autre but de la présente invention est de faciliter la fabrication des armatures pour béton armé en positionnant et en maintenant tous les cadres d'une même armature en même temps. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé qui s'adapte à tous types d'armatures dans une gamme de dimensions prédéterminées. Un autre but de la présente invention réside dans la o10 diminution du temps de réalisation et de l'intervention de la main d'oeuvre pour la fabrication d'armatures pour béton armé et ainsi dans l'amélioration de la productivité et du coût de revient de la fabrication. Un autre avantage de la présente invention résulte dans l'augmentation de la régularité et de la constance des armatures pour béton armé grâce à l'utilisation de cadres tous identiques, facilitant l'automatisation. L'invention a par conséquent pour objectif un procédé destiné à la fabrication d'armatures, à section polygonale, pour béton armé, chaque armature étant constituée par des barres filantes et par au moins deux cadres qui sont disposés en vis-à-vis et sensiblement parallèles entre eux, successivement sur les barres filantes et sécants à leurs axes longitudinaux, caractérisé en ce que dans une première phase, lesdits cadres sont disposés sur un gabarit-support, préalablement à la mise en place des barres filantes, pour y être d'une part positionnés verticalement selon un axe Z, longitudinalement selon un axe Y et transversalement selon un axe X, et d'autre part maintenus pour réaliser l'armature de façon virtuelle, et en ce que dans une seconde phase on introduit lesdites barres filantes à l'intérieur des cadres pour y être solidarisées par tous moyens de liaison mécaniques. La présente invention propose en outre une installation pour la mise en oeuvre dudit procédé, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de positionnement et de maintien des cadres dans l'espace, pour réaliser une armature virtuelle préalablement à l'introduction des barres filantes en vue de leur solidarisation La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniques possibles. Cette description donnée à titre d'exemple non limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue schématique en perspective montrant partiellement une première installation pour la fabrication automatisée d'une armature pour béton armé, selon l'invention, et un dispositif d'alimentation également automatique des cadres. La figure 2 est une variante de réalisation de l'installation de la figure 1 quant au dispositif d'alimentation des cadres. La figure 3 est une vue frontale de l'installation, à échelle agrandie par rapport aux figures 1 et 2, montrant les moyens de positionnement et de maintien des cadres disposés selon deux dimensions différentes de ceux-ci. La figure 4 est une vue frontale d'une seconde installation pour la fabrication automatisée d'une armature pour béton armé, selon une variante de réalisation de l'invention. La figure 5 est une vue schématique d'une chaîne constituant les moyens de positionnement et de maintien, et destinée à constituer l'un des éléments support des cadres selon l'un quelconque des axes Z, Y et/ou X. La figure 6 est une vue à échelle 1 d'un maillon d'une chaîne selon la figure 5. La figure 7 est une vue en plan à échelle I d'une roue à rochets constituant l'une des poulies d'entraînement d'une chaîne selon la figure 5. La figure 8 est une vue en perspective d'un maillon de chaîne selon les figures 5 ou 6. La figure 9 est une vue à échelle agrandie d'une extrémité de la chaîne selon la figure 5 montrant l'entraînement de celle-ci par la roue à rochets. La figure 10 illustre schématiquement l'étape de solidarisation des barres filantes et des cadres pour former l'armature. Le procédé selon l'invention concerne la fabrication d'armatures, à section polygonale, notamment quadrangulaire, pour béton armé, l'armature étant constituée de barres filantes 1 et par une pluralité de cadres 2 qui sont disposés en vis-à-vis, et sensiblement parallèles entre eux, successivement sur lesdites barres et sécants à leurs axes longitudinaux. Ce procédé comprend une première phase consistant à disposer sur un gabarit-support 3, préalablement à la mise en place des barres filantes 1, pour y être d'une part positionnés verticalement selon un axe Z, longitudinalement selon un axe Y et transversalement selon un axe X, et d'autre part maintenus pour réaliser l'armature de façon virtuelle. Une seconde phase du procédé consiste à introduire lesdites barres filantes 1 à l'intérieur des cadres 2 pour y être solidarisés par tous moyens de liaison mécaniques, tels que notamment par soudure. Les opérations de positionnement et de maintien des cadres 2 au niveau du gabarit-support 3 peuvent bien entendu s'effectuer manuellement, le gabarit-support étant fixe. Toutefois, un des buts de l'invention est de réaliser les opérations de positionnement et de maintien des cadres 2 au niveau du gabarit-support 3 automatiquement, ledit gabarit- support 3 étant constitué d'éléments mobiles relativement pour permettre d'effectuer des différents réglages selon les axes Z, Y, X. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité dont un premier exemple de réalisation est représenté sur les figures 1, 2 et 3. Cette installation comporte d'une manière générale des moyens de positionnement et de maintien des cadres 2 dans l'espace pour réaliser une armature virtuelle préalablement à l'introduction des barres filantes 1, en vue de leur solidarisation. Ces moyens constituent ledit gabarit- support 3. Egalement d'une manière générale, les moyens 3 de positionnement et de maintien des cadres 2 dans l'espace sont constitués par au moins deux éléments gabarit-support 3C, 3A permettant pour l'un leur positionnement simultané selon un axe vertical Z, et pour l'autre leur positionnement simultané d'avant en arrière selon un axe longitudinal Y pour l'obtention et le maintien d'un parallélisme relatif entre les cadres 2. Selon l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, I'installation comprend un troisième élément de gabarit-support 3B des cadres 2 permettant leur positionnement simultané et leur maintien selon un axe transversal X également. Selon ce même exemple, l'élément gabarit-support 3C de positionnement vertical en Z se trouve sous les cadres 2, alors que l'élément gabaritsupport 3A de positionnement longitudinal en Y se trouve sur un des côtés latéral desdits cadres 2, et que l'élément gabarit-support 3B de positionnement transversal en X se trouve sur l'autre côté latéral desdits cadres 2, le réglage en Z s'effectuant par déplacement vertical, notamment 2o de haut en bas ou inversement de l'élément gabarit- support 3C correspondant. Le réglage en Y s'effectue par déplacement longitudinal, notamment d'avant en arrière, de l'élément gabarit-support 3A correspondant par rapport au support 3C selon Z qui lui est constant dans le sens longitudinal, alors que le réglage en X s'effectue quant à lui par déplacement transversal, notamment de gauche à droite ou inversement, du support 3B correspondant par rapport au support 3A selon Y qui lui est constant dans le sens transversal. Comme particulièrement bien illustré sur la figure 3, l'élément gabarit-support 3C de positionnement vertical selon Z et l'élément gabarit- support 3B de positionnement transversal selon X sont mobiles l'un et l'autre transversalement selon des valeurs les rendant aptes à s'adapter à une gamme de largeurs prédéterminées de cadres 2. C'est ainsi que le support de positionnement vertical 3C est variable de 0 à 160 mm, alors que le support de positionnement transversal 3B est variable de 0 à 300 mm. Par contre, le support de positionnement longitudinal 3A est fixe dans le sens transversal pour n'être mobile que dans le sens longitudinal selon Y. De cette manière, il est possible de positionner et de maintenir un cadre 2 de dimensions 100 x 170 mm ou un cadre 2A de dimensions 400 x 600 mm. Les figures 1 et 2 diffèrent entre elles en ce que la lo saisie et le positionnement automatique des cadres 2 se font de manière différente. Sur la figure 1, on voit un tourniquet 4 amenant un par un les cadres 2 au-dessus du support 3 dans lequel ils tombent par l'intermédiaire de déflecteurs de guidages 5, alors que selon l'exemple de la figure 2, les cadres sont saisis et positionnés automatiquement par l'intermédiaire également d'un tourniquet 4A, mais qui présente lesdits cadres 2 au-dessus du support 3 pour être saisis par des doigts de préhension 6. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments gabaritsupport sont identiques et sont constitués par une succession de maillons 7 articulés entre eux à la manière d'une chaîne 9. Chacun d'eux présente, dans le plan de son déplacement vertical ou horizontal selon sa fonction Z, Y ou X, des encoches 8 de positionnement des cadres 2 réalisées d'une part selon un pas prédéterminé permettant la mise en place d'un nombre adéquat de cadres 2 correspondant à un type d'armatures à réaliser, et d'autre part sensiblement en vis-à-vis les unes des autres quel que soit leur plan. Il est à noter que l'écart entre les encoches 8 des maillons 7 déterminera le pas minimal entre lesdits cadres. Par exemple, un écart de mm permettra d'espacer les cadres de 25 mm ou d'un multiple de 25 mm. Comme le montre particulièrement bien la figure 8, chaque maillon 7 d'une chaîne 9 présente une section en U constituée par deux parois horizontales 7A, 7B espacées par un voile latéral perpendiculaire 7C rejoignant entre eux deux chants de parois opposées 7Aa, 7Ba à ceux à partir desquels sont réalisées les encoches 8 elles-mêmes réalisées en vis-à-vis sur chacune desdites parois latérales 7A, 7B. Egalement selon cette figure, chaque maillon 7 est traversé par un axe 10 d'articulation avec un maillon successif, lequel axe comporte un prolongement 10a destiné à son entraînement par tout moyen rectiligne ou rotatif. Les encoches 8 des maillons 7 constituant les chaînes 9 sont l0 dirigées vers les cadres 2 pour un sens de positionnement selon Z, Y ou X desdites chaînes lesquelles sont entraînées par tous moyens dans un sens rectiligne ou rotatif. Comme le montre bien la figure 5, les chaînes 9 sont refermées sur ellesmêmes et leur entraînement est effectué par l'intermédiaire d'au moins deux roues 11 à rochets 11a disposées à chaque extrémité de chaque chaîne 9 et coopérant avec le prolongement 10a des articulations 10 de ses maillons 7. Le second mode de réalisation de l'installation représenté sur la figure 4 diffère essentiellement du précédent en ce que l'élément support 3Ca de positionnement vertical en Z se trouve sous les cadres 2, alors que l'élément support 3Aa de positionnement longitudinal en Y se trouve au- dessus desdits cadres 2, de manière opposée. L'élément support 3Ba de positionnement transversal en X se trouve quant à lui sur l'un des côtés latéraux desdits cadres 2. Le réglage en Z s'effectue par déplacement vertical simultané de bas en haut ou inversement des supports correspondants inférieur 3Ca et supérieur 3Aa, alors que le réglage en Y s'effectue par déplacement longitudinal d'avant en arrière ou inversement du support correspondant supérieur 3Aa par rapport au support inférieur 3Ca selon Z immobilisé longitudinalement au cours de ce réglage. Le réglage en X s'effectue par déplacement transversal de gauche à droite ou inversement du support correspondant latéral 3Ba par rapport aux supports 3Aa et 3Ca selon Z et selon Y, qui sont fixes dans le sens transversal. Bien entendu, les réglages selon Z, Y et X s'effectuent comme dans l'exemple de réalisation précédent par l'intermédiaire de chaînes constituées de maillons 7 pourvus eux-mêmes d'encoches 8. Comme le montre la figure 4, les différents éléments supports 3Aa, 3Ba et 3Ca sont disposés sur un bâti 12 comprenant une colonne verticale 13 à crémaillère sur laquelle sont susceptibles de se déplacer de bas en haut ou de haut en bas des chariots 14 et 15 supportant respectivement les éléments supports 3Aa et 3Ca qui sont constitués par des chaînes 9 l0 comme décrit précédemment, dont la rotation s'effectue selon un plan horizontal. Le bâti 12 comprend également un arbre 16 porteur, approximativement en son centre, de l'élément support 3Ba qui est susceptible de se déplacer transversalement de gauche à droite ou de droite à gauche selon l'axe X. L'élément support 3Ba est également susceptible de se déplacer de bas en haut et de haut en bas de manière à s'adapter aux différentes dimensions possibles des cadres 2. Que ce soit dans le premier ou dans le second exemple de réalisation, une fois les cadres 2 positionnés et maintenus en place, on introduit les barres filantes 1 à l'intérieur des cadres 2 et l'on soude au moins quatre premiers points, par exemple, aux quatre angles du premier cadre 2 de l'armature. Il est procédé ensuite au déplacement de l'ensemble de la chaîne de manière à ce qu'un opérateur soude les seconds points et ainsi de suite sans se déplacer lui-même. Egalement selon les exemples précités, les cadres de forme quadrangulaires sont disposés verticalement et les réglages s'effectuent en trois points. Mais on peut également imaginer de disposer les cadres non pas verticalement selon un de leurs côtés mais selon une de leurs diagonales de manière à pouvoir effectuer les mêmes réglages en deux points à partir de deux éléments gabarit-support. A noter également sur la figure 9 la représentation de divers diamètres de fer rond constituant les cadres pouvant aller de 6 à 12 mm et pouvant se loger dans des encoches 8 sans modification de leur forme ou de leur dimension. S'agissant du maintien des barres filantes 1 à l'intérieur des cadres 2, préalablement à l'étape de solidarisation desdites barres filantes 1 et desdits cadres 2, les barres filantes 1 pourront être supportées par un ensemble de rouleaux rétractables, schématisés en 20 sur la figure 4. Cela étant, la figure 10 montre un détail schématique du positionnement relatif d'une barre filante 1, de deux cadres 2, assujettis aux maillons 7 de la chaine 9, et de deux rouleaux 20A - 208. Chaque rouleau 20 est apte à être mû en translation, selon les flèches 21, et/ou mû verticalement, selon les flèches 22, et/ou libre en rotation, selon les flèches 23. Lesdits mouvements permettent d'appliquer la barre filante 1 dans l'angle du cadre 2 en vue de le solidariser, par exemple par soudure, tel que schématisé en 24, puis d'escamoter le rouleau 20 lors de l'avance de l'armature ainsi constituée au fur et à mesure. Pour faciliter le glissement transversal 21 du rouleau 20 par rapport au cadre 2, vers une position rétractée simulée en 20'A, la périphérie dudit rouleau 20 sera équipée de chemins à billes 25. Dans un mode de réalisation, ces chemins à billes seront constituées de rainures longitudinales de section circulaire, prévues pour autoriser la rotation libre des billes dans celles-ci et leur maintien axial. Toutefois, d'autres dispositions pourraient être imaginées, telles que des chemins à billes rapportés ou un recouvrement des rouleaux de matière anti-adhésive. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'armatures, à section polygonale, pour béton armé, chaque armature étant constituée par des barres filantes (1) et par au moins deux cadres (2) qui sont disposés en vis-à-vis et sensiblement parallèles entre eux, successivement sur les barres filantes (1) et sécants à leurs axes longitudinaux, caractérisé en ce que dans une première phase, lesdits cadres sont disposés sur un gabarit- support (3), préalablement à la mise en place des barres filantes, pour y être d'une part positionnés verticalement selon un axe Z, longitudinalement selon un axe Y et transversalement selon un axe X, et d'autre part maintenus pour réaliser l'armature de façon virtuelle, et en ce que dans une seconde phase on introduit lesdites barres filantes à l'intérieur des cadres pour y être solidarisées par tous moyens de liaison mécaniques. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les opérations de positionnement et de maintien des cadres (2) au niveau du gabarit-support s'effectuent manuellement et/ou en ce que le gabaritsupport est fixe. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les opérations de positionnement et de maintien des cadres au niveau du gabarit-support (3) s'effectuent automatiquement et/ou en ce que le gabarit- support (3) est mobile. 4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, pour la réalisation d'armatures à section polygonale pour béton armé, constituées par des barres filantes et par des cadres (2) qui sont disposés en vis-à-vis et sensiblement parallèles enre eux, successivement sur les barres filantes (1), et sécants à leurs axes longitudinaux, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (3) de positionnement et de maintien des cadres (2) dans l'espace, pour réaliser une armature virtuelle préalablement à l'introduction des barres filantes (1) en vue o de leur solidarisation. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens (3) de positionnement et de maintien des cadres (2) dans l'espace sont constitués par au moins deux éléments de gabarit-support (3C, 3A) permettant pour l'un leur positionnement simultané selon un axe vertical Z, et pour l'autre leur positionnement simultané selon un axe longitudinal Y pour l'obtention et le maintien d'un parallélisme relatif entre les cadres (2). 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un troisième élément de gabarit- support (3B) des cadres (2) permettant leur positionnement simultané et leur maintien selon un axe transversal X également. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément gabarit-support (3C) de positionnement vertical en Z se trouve sous les cadres (2), alors que l'élément gabarit-support (3A) de positionnement longitudinal en Y se trouve sur un des côtés latéral desdits cadres 2, et que l'élément gabarit-support (3B) de positionnement transversal en X se trouve sur l'autre côté latéral desdits cadres (2), le réglage en Z s'effectuant par déplacement vertical de l'élément gabarit-support (3C) correspondant, le réglage en Y s'effectuant par déplacement longitudinal du support (3A) correspondant par rapport au support (3C) selon Z qui lui est constant dans le sens longitudinal, le réglage en X s'effectuant par 2o déplacement transversal du support (3B) correspondant par rapport au support (3A) selon Y qui lui est constant dans le sens transversal. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le support (3C) de positionnement vertical selon Z et le support (3B) de positionnement transversal selon X sont mobiles l'un et l'autre transversalement selon des valeurs les rendant aptes à s'adapter à une gamme de largeurs prédéterminées de cadres (2). 9. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément support (3Ca) de positionnement vertical en Z se trouve sous les cadres (2), alors que l'élément support (3Aa) de positionnement longitudinal en Y se trouve au-dessus desdits cadres (2), de manière opposée, et que l'élément support (3Ba) de positionnement transversal en X se trouve sur l'un des côtés latéraux desdits cadres (2), le réglage en Z s'effectuant par déplacement vertical simultané, de bas en haut ou inversement, des supports correspondants inférieur (3Ca) et supérieur (3Aa), le réglage en Y s'effectuant par déplacement longitudinal, d'avant en arrière ou inversement, du support correspondant supérieur (3Aa) par rapport au support inférieur (3Ca) selon Z immobilisé longitudinalement au cours de ce réglage, le réglage en X s'effectuant par déplacement transversal, de gauche à droite ou inversement, de l'élément gabarit-support correspondant latéral (3Ba) par rapport aux éléments gabarit-support (3Aa et 3Ca) selon Z et selon Y, qui eux sont constants dans le sens transversal. 10. Installation selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que les éléments gabarit-support (3) de maintien et de positionnement (3A, 3B, 3C) de l'ensemble des cadres (2) sont constitués par une succession de maillons (7) articulés entre eux à la manière d'une chaîne (9), chacun d'eux présentant, dans le plan de son déplacement vertical ou horizontal selon sa fonction Z, Y ou X, des encoches (8) de positionnement des cadres (2) réalisées d'une part selon un pas prédéterminé permettant la mise en place d'un nombre adéquat de cadres (2) correspondant à un type d'armature à réaliser, et d'autre part sensiblement en vis-à-vis les unes des autres quel que soit leur plan. 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que chaque maillon (7) d'une chafne (9) présente une section en U constituée par deux parois horizontales (7A, 7B) espacées par un voile latéral perpendiculaire (7C) rejoignant entre eux deux chants de parois opposées (7Aa, 7Ba) à ceux à partir desquels sont réalisées les encoches (8) elles- mêmes réalisées en vis-à-vis sur chacune desdites parois latérales (7A, 7B). 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que chaque maillon (7) est traversé par un axe (10) d'articulation avec un maillon successif, lequel axe comporte un prolongement (10a) destiné à son entraînement par tout moyen rectiligne ou rotatif. 13. Installation selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que les encoches (8) des maillons (7) constituant les chaînes (9) sont dirigées vers les cadres (2) pour un sens de positionnement selon Z, Y ou X desdites chaînes lesquelles sont entraînées par tous moyens dans un sens rectiligne ou rotatif. 14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que les chaînes (9) sont refermées sur elles-mêmes et leur entraînement est effectué par l'intermédiaire d'au moins deux roues (11) à rochets (11a) disposées à chaque extrémité de chaque chaîne (9) et coopérant avec le prolongement (10a) des articulations (10) de ses maillons (7). 15. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble de rouleaux (20) rétractables aptes à supporter les barres filantes (1) à l'intérieur des cadres (2), préalablement à leur étape de solidarisation, aptes à faciliter le glissement transversal (21) du rouleau (20) par rapport au cadre (2), et aptes à s'escamoter lors de l'avance de l'armature ainsi constituée au fur et à mesure.