Brevet FR2814970A1 — publié le 20020412

La présente invention pour objet un dispositif pour ogiver et fluotourner des tubes de section ronde et/ou ovoïde, et un outil de fluotournage adapté audit dispositif. De manière connue, le fluotournage permet de modifier le profil d'une pièce en faisant tourner celle-ci axialement tandis qu'une molette, ou plusieurs, animée d'un mouvement de translation et appliquée sur ladite pièce, provoque un filage hélicoïdal qui déforme ladite pièce. On connaît ainsi des dispositifs pour ogiver et fluotourner des tubes, notamment pour en rétrécir, former ou fermer l'extrémité. De tels dispositifs sont décrits dans les documents EP 0 7698 337, US 2.408.596, EP 0 695 593 et WO 96/13347. Le document EP 769 337 présente une méthode pour obturer le bout d'un tube en acier, dont le principe est d'appliquer une force radiale sur la surface externe du tube, à proximité de l'extrémité à fermer, puis de déplacer la zone d'application de la force, continuellement à la fois circonférentiellement et radialement par rapport audit tube, de manière à réaliser une déformation progressive vers l'intérieur de la paroi latérale de celui-ci jusqu'à ce que son extrémité soit complètement fermée. Le document US 2.408.596 est relatif à un autre dispositif destiné à refermer l'extrémité d'un tube. Ce dispositif combine la rotation axiale du tube et le chauffage de celui-ci avec le déplacement en arc de cercle, dans un mouvement de va et vient, d'un outil du type galet, roulant sur l'extrémité dudit tube. Le document EP 0 695 593 décrit également un dispositif pour la fermeture par fluotournage d'une extrémité ouverte d'un tube. Le tube est engagé dans un alésage et vient au contact successivement, selon son enfoncement, de paires de rouleaux coniques d'angles différents, de plus en plus ouverts avec l'axe dudit tube selon leur position dans le sens longitudinal. La rotation du tube et la poussée axiale exercée sur celuici, permettent de refermer progressivement l'extrémité du tube. Les dispositifs décrits dans ces documents présentent de nombreux inconvénients, notamment en ce qu'ils ne permettent pas d'ogiver et de fluotourner des tubes de section autre que ronde. 2 2814970 Le document WO 96 13347 concerne également un appareil de rétrécissement d'une extrémité d'un tube métallique pour former une partie de paroi arquée. Il comporte un moyen permettant de faire tourner le tube sur son axe, un moyen mobile conçu pour chauffer une partie terminale du tube et un moyen de cintrage. Le moyen de chauffage consiste en une bobine d'induction placée à l'extrémité d'un bras télescopique, lui-même monté pivotant, tandis que le moyen de cintrage consiste en un bras supportant une roue et monté pivotant sur une première glissière fixée sur une seconde glissière. La roue de cintrage décrit successivement des trajectoires constituant en fait les tangentes successives du profil final désiré. Les dispositifs décrits dans ces documents présentent de nombreux inconvénients, outre qu'ils ne permettent pas d'ogiver et de fluotourner des tubes de section autre que ronde, les outils de cintrage s'usent rapidement, notamment en raison des conditions de travail à température élevée, et parce qu'ils sont souvent soumis à une pression exercée en porte-à-faux, c'est-à-dire que le point de contact n'est pas dans l'axe de la poussée. Par ailleurs, les outils de fluotournage utilisés consistent essentiellement en des éléments mobiles en rotation du type galets montés sur des roulements, qui s'usent très rapidement. La présente invention a pour but de proposer un dispositif pour ogiver et fluotourner des tubes de section ronde et/ou ovoïde, permettant de remédier aux divers inconvénients précités, ainsi qu'un outil de fluotournage adapté à un tel dispositif. Le dispositif pour ogiver et fluotourner des tubes de section ronde ou ovoïde selon l'invention, se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte: - un mandrin de serrage du tube à traiter monté sur des moyens aptes à le déplacer selon trois axes, - un moyen de chauffage de la partie du tube à traiter, - un outil de fluotournage monté sur un bras robotisé multi- axes, - et un moyen électronique de gestion apte à coordonner les mouvements dudit bras robotisé et desdits moyens de déplacement du 3 2814970 mandrin en sorte que l'axe dudit outil, selon lequel est appliquée la pression, soit toujours sensiblement perpendiculaire à la surface dudit tube, et en sorte d'obtenir un mouvement relatif de rotation dudit outil autour d'un axe longitudinal dudit tube, ledit axe étant susceptible de se déplacer. S'il n'est pas de section ronde, ou s'il doit subir une déformation excentrée, le tube est animé d'un mouvement de pivotement autour d'un axe qui se déplace selon une ellipse, c'est- à-dire qu'il décrit un mouvement assimilable à celui d'une manivelle. Le mouvement est relatif, c'est-à-dire que, soit le tube est immobile en rotation et uniquement mobile selon trois axes, tandis que le bras robotisé anime l'outil en rotation, soit le tube est animé en rotation axiale en association avec des déplacements selon trois axes. Afin de supporter les efforts qui lui sont demandés, l'outil doit présenter des caractéristiques particulières, notamment au niveau de la résistance. Ainsi, selon une caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, l'outil de fluotournage comporte un élément support dans une extrémité duquel est ménagée une cage apte à accueillir et à retenir un élément actif circulaire, mobile en révolution sur lui-même dans ladite cage, et dont une partie émerge de cette dernière. Selon une caractéristique additionnelle de l'outil de fluotournage selon l'invention, l'élément actif prend appui sur au moins un patin glissant réalisé dans un matériau dur. Selon une autre caractéristique additionnelle de l'outil de fluotournage selon l'invention, il comporte des moyens de refroidissement de l'élément actif. De manière avantageuse, les moyens de refroidissement de l'élément actif par l'intermédiaire d'un fluide, tel que de l'air, débouchant dans la cage, en arrière dudit élément actif, au niveau du ou des patins glissants par exemple. 4 2814970 Selon un mode de réalisation particulier de l'outil de fluotournage selon l'invention, l'élément actif est de forme sphérique. L'élément sphérique consiste en une bille qui peut tourner dans tous les sens, ce qui présente notamment l'avantage de ne pas avoir à se soucier de l'orientation angulaire de l'outil comme c'est le cas avec une molette. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'outil de fluotournage selon l'invention, l'élément actif est en forme de galet dont le bord est de section transversale semi-circulaire. De manière avantageuse, quel que soit le mode de réalisation du dispositif selon l'invention, l'élément actif est réalisé en céramique. Toujours de manière avantageuse, quel que soit le mode de réalisation du dispositif selon l'invention, il comporte un moyen d'immobilisation de l'élément actif. Il est en effet, pour, par exemple, fermer de manière étanche en extrémité d'un tube, nécessaire de réaliser une friction du métal, ce qui n'est pas possible avec un élément actif libre en rotation. Il est donc prévu un moyen de blocage apte à venir au contact de l'élément actif pour l'immobiliser. Cet élément actif peut par exemple consister, pour un élément actif sphérique, en un anneau épaulé mû par un vérin pneumatique. Les avantages et les caractéristiques du dispositif selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente plusieurs modes de réalisation non limitatifs. Dans le dessin annexé: - la figure I représente une vue schématique d'un dispositif pour ogiver et fluotourner des tubes de section ronde et/ou ovoïde selon l'invention. - la figure 2 représente une vue de face d'un tube traité à l'aide du dispositif selon l'invention. - la figure 3a représente une vue schématique en coupe longitudinale médiane d'un premier mode de réalisation d'un outil de fluotournage pour le dispositif selon l'invention. 2814970 - la figure 3b représente une vue schématique de face du même outil. - la figure 4a représente une vue schématique en coupe longitudinale médiane d'un second mode de réalisation d'un outil de fluotournage pour le dispositif selon l'invention - la figure 4b représente une vue schématique de face du même outil. En référence à la figure 1, on peut voir un dispositif i pour ogiver et fluotourner des tubes de section ronde et/ou ovoïde selon l'invention, lors du traitement d'un tube 2, tel que celui représenté sur la figure 2 par exemple. Comme on peut le voir, le tube 2 est de section transversale ovoïde, et le traitement consiste à travailler l'une de ses extrémités afin d'obtenir de manière excentrée un rétrécissement 20 de section ronde. Le tube 2 est maintenu par un mandrin 3 solidaire d'une table trois axes 30 apte à déplacer le mandrin 3 dans les trois directions parallèlement à l'axe longitudinal X de celui-ci. Le dispositif 1 comporte également un moyen 4 de chauffage du tube 2, et plus particulièrement de l'extrémité de celui-ci qui est à traiter. Le moyen 4 de chauffage peut être de différents types, de préférence à gaz ou à induction. Enfin, le dispositif i comporte un outil de fluotournage 5 porté par un bras robotisé multi-axes 50 destiné à venir au contact du côté externe de la paroi du tube 2. Le dispositif selon l'invention comporte également un moyen électronique, non représenté, de gestion des déplacements de la table trois axes 30 et du bras robotisé multi-axes 50 en vue de coordonner ceux-ci. Le dispositif 1 selon l'invention peut fonctionner selon deux possibilités pour ogiver ou fluotourner un tube de section non circulaire. Selon la première possibilité, le mandrin 3 anime le tube 2 dans un mouvement de rotation axiale et il se déplace d'une part perpendiculairement à cet axe sous l'action de la table trois axes selon une cinématique fonction de la forme du tube 2 et de la 6 2814970 forme à lui donner, et d'autre part axialement, tandis que le bras robotisé 50 demeure fixe et oriente l'outil 5 en fonction de la forme à donner. Selon la seconde possibilité, le tube demeure fixe dans le mandrin 3 qui est mobile en déplacement selon les trois axes par l'intermédiaire de la table 30, tandis que le bras robotisé 50 oriente l'outil et est animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe parallèle à l'axe longitudinal du tube 2. Par ailleurs, dans les deux cas les moyens électroniques de gestion commandent le bras robotisé 50 en sorte que celui-ci soit toujours orienté de manière que la pression exercée par l'outil 5 soit toujours perpendiculaire à la paroi du tube 2. Un tel dispositif nécessite un outil de fluotournage 5 apte à résister à de fortes pressions et à de hautes températures. Les figures 3a et 3b représentent un premier mode 6 de réalisation d'un tel outil de fluotournage. Cet outil 6, dont n'est représentée que l'extrémité active, comprend un élément support 60 percé d'un canal axial 61 dont une extrémité présente un rétrécissement 62 de profil intérieur en forme d'anneau sphérique contre lequel vient en appui congruent une bille 63 en céramique et de manière qu'une partie de celle-ci émerge de l'élément support 60. La bille 63 est maintenue dans le canal 61 appliqué contre le rétrécissement 62 par un patin 64 en matériau dur tel que du carbo-titane, présentant un siège 65 en forme de calotte sphérique congruente à la bille 63. Le patin 64 est lui-même maintenu dans le canal 61 par l'intermédiaire et d'un flasque de serrage 66 et d'une bride 67 dans laquelle est engagé et bloqué l'élément support 60, une bague 68 en matériau élastique du type élastomère, engagée entre le flasque de serrage 66 et le patin 64, servant d'élément amortisseur, qui peut toutefois être remplacée par un ressort. La bille 63 peut ainsi rouler librement, dans tous les sens, sur la surface du tube à traiter, en étant guidé par la forme du rétrécissement 62 et le siège 65 du patin 64. De manière avantageuse, le patin 64 comporte un canal axial 69 permettant d'acheminer jusqu'à la bille 63, par l'intermédiaire d'un 7 2814970 système non représenté et au travers du flasque de serrage 66 et de la bague 68, un fluide de refroidissement, de l'air par exemple. Les figures 4a et 4b représentent un second mode 7 de réalisation de l'outil, qui comporte un élément support 70 dans lequel est ménagé un logement 71 dont la paroi interne 72 est conformée pour accueillir étroitement un galet 73 réalisé en céramique, de manière qu'une partie de celui-ci émerge de l'élément support 70, tandis que des patins 74 régulièrement répartis sur la paroi interne 72 en étant placés dans des cavités 75, maintiennent le galet 73. On notera que l'outil 7 comporte également des moyens amortisseurs et des moyens de refroidissement, non représentés. Il va de soi que la présente invention ne saurait être limitée à la description qui précède de plusieurs de ses modes de réalisation, susceptibles de subir quelques modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 8 2814970 REVENDICATIONS 1) Dispositif pour ogiver et fluotourner des tubes de section ronde ou ovoïde caractérisé en ce qu'il comporte: - un mandrin (3) de serrage du tube (2) à traiter monté sur des moyens (30) aptes à le déplacer selon trois axes, - un moyen (4) de chauffage de la partie (20) du tube (2) à traiter, - un outil de fluotournage (5; 6; 7) monté sur un bras robotisé multi-axes (50), - et un moyen électronique de gestion apte à coordonner les mouvements dudit bras robotisé (50) et desdits moyens (30) de déplacement du mandrin (3) en sorte que l'axe dudit outil (5; 6; 7), selon lequel est appliquée la pression, soit toujours sensiblement perpendiculaire à la surface dudit tube (2), et en sorte d'obtenir un mouvement relatif de rotation dudit outil (5; 6; 7) autour d'un axe (X) longitudinal dudit tube (2), ledit axe (X) étant susceptible de se déplacer 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil de fluotournage (5; 6; 7) comporte un élément support (60; 70) dans une extrémité duquel est ménagée une cage (61; 71) apte à accueillir et à retenir un élément actif circulaire (63; 73), mobile en révolution sur lui-même dans ladite cage (61; 71), et dont une partie émerge de cette dernière. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément actif (63; 73) prend appui sur au moins un patin glissant (64; 74) réalisé dans un matériau dur. 4) Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que l'outil de fluotournage (6; 7) comporte des moyens de refroidissement de l'élément actif (63; 73). ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement de l'élément actif (63; 73) par l'intermédiaire d'un fluide débouchant dans la cage (61; 71), en 9 2814970 arrière dudit élément actif (63; 73), au niveau du ou des patins glissants (64; 74). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'élément actif (63) est de forme sphérique. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'élément actif (73) est en forme de galet dont le bord est de section transversale semi-circulaire. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'élément actif (63; 73) est réalisé en céramique. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'immobilisation de l'élément actif (63; 73).