Brevet FR2869559A1 — publié le 20051104

DISPOSITIF DE DECOUPE DE TUBES METALLIQUES L'invention concerne un dispositif perfectionné pour la découpe de tubes métalliques et notamment de tubes en acier. Plus particulièrement, l'invention est destinée à permettre la réalisation d'un chanfrein au niveau dudit tube, afin de permettre soit sa soudure avec un tube consécutif, soit la soudure à d'autres éléments tubulaires au niveau de la paroi périphérique du tube. Il bien connu que préalablement à l'assemblage par soudage de deux ou de plusieurs tubes, il est nécessaire de réaliser au niveau de leurs extrémités, ou au niveau des parties à assembler par soudage, des coupes préliminaires, dont le tracé correspond aux intersections géométriques des cylindres que définissent les tubes en question. Par ailleurs, il est également connu qu'afin de réaliser l'assemblage de deux parois métalliques par soudage, il convient de pratiquer un chanfrein sur les surfaces en regard. De fait, et lorsqu'il s'agit de tubes métalliques, les chanfreins en question doivent être réalisés le long du tracé des courbes d'intersection. Pour la réalisation de tels chanfreins, on a procédé pendant très longtemps à la découpe manuelle, notamment par le biais de chalumeaux. Puis, cette découpe manuelle a été progressivement automatisée. Le document FR-A-2 516 423 décrit par exemple une installation, dont le bâti comporte une tête de coupe à chalumeau solidaire d'une structure tournant autour de l'axe du tube, cette structure tournante étant formée par une couronne crantée munie en son centre, d'une ouverture que traverse le tube à découper. La rotation de ladite couronne est commandée par un moteur pas-à-pas actionné à partir d'un calculateur électronique. Le document FR-A-2 826 306 décrit un dispositif perfectionné dans lequel la tête de découpe présente un débattement possible dans les trois dimensions de l'espace. Plus précisément, la tête de découpe subit un mouvement combiné de rotation et de translation, asservi l'un avec l'autre, obtenu grâce à l'asservissement de la tête à un chemin de came non circulaire, l'ensemble étant solidarisé à un chariot mobile en translation. En outre, la torche est munie d'un organe de palpage susceptible de définir avec précision son altitude par rapport à la zone à usiner ou à chanfreiner et ainsi induire si nécessaire, son déplacement. En pratique, pour définir son altitude, l'organe de palpage utilise la tension d'arc passant par la torche, mesurant ainsi une différence de potentiel à partir de laquelle est déterminée la distance entre l'extrémité de la pointe de la flamme et le tube. Le principal inconvénient de ce système réside dans sa vitesse de réaction qui s'avère parfois trop lente. Le Demandeur a développé un nouveau système présentant un débattement possible dans les trois dimensions de l'espace, selon lequel la tête de découpe est animée d'un mouvement non asservi de rotation dans le plan vertical et de translation dans le plan horizontal. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de découpe de tubes métalliques comprenant un bâti horizontal destiné à recevoir le tube à découper ou à chanfreiner, et une tête de découpe dudit tube montée sur un châssis mobile verticalement et horizontalement par rapport au bâti. Ce dispositif se caractérise en ce que la tête de découpe est montée coulissante verticalement sur une plaque, elle-même asservie en rotation dans un 25 plan vertical sur une pièce fixe et solidaire du châssis mobile. Dans un mode de réalisation préféré, la pièce solidaire du châssis mobile présente deux chemins de came circulaires et concentriques, respectivement supérieur et inférieur. Pour améliorer le roulement de la plaque dans les cames, ladite plaque est asservie sur le chemin de came supérieur par l'intermédiaire de deux galets, tandis qu'elle est asservie sur le chemin de came inférieur par l'intermédiaire d'un seul galet. Pour assurer le maintien des galets dans les chemins de came, les galets de la 5 came supérieure sont solidaires d'une entretoise positionnée derrière la pièce présentant les chemins de came. Pour permettre la rotation de la tête de découpe dans le plan horizontal, le châssis mobile est monté sur un châssis secondaire, les deux châssis étant solidarisés de manière rotative au moyen d'un ensemble couronne annulaire/pignon. L' organe de découpe est, de manière préférée, une torche à plasma bien que l'on puisse envisager un chalumeau ou un laser. Dans un mode de réalisation perfectionné, le dispositif est équipé de deux organes de palpage, respectivement un système de palpage rapide et un système de palpage lent. En pratique, ces systèmes de palpage permettent de définir précisément l'altitude du dispositif de découpe par rapport à la zone à usiner ou à chanfreiner du tube, ces systèmes étant connectés à l'unité centrale de traitement assurant le fonctionnement de l'installation. Le premier organe de palpage est intégré dans le dispositif de découpe, en l'espèce la torche à plasma, et utilise la tension d'arc passant par la torche et mesure ainsi une différence de potentiel typiquement de 150 Volts. Le second organe de palpage se présente quant à lui, sous la forme d'un bras de levier articulé sur un montant selon l'axe vertical, ledit montant étant lui même solidaire du premier bâtis et muni d'un dispositif de mesure, notamment par laser, apte à mesurer la position du bras de levier dans le plan vertical. En pratique, en fonction de la mesure prise, le laser pilote un moteur qui lui même actionne une vis à bille déterminant la hauteur de la torche à plasma en déclenchant un mouvement vertical du châssis mobile. Ainsi, lorsque le palpeur arrive à proximité d'une découpe, il se lève avant et au passage de la découpe de sorte à ne pas reproduire un défaut au saut du palpeur. L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation suivants à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation en perspective d'un dispositif de découpe de tubes métalliques conforme à l'invention. I O La figure 2 est une vue schématique en perspective de la tête de découpe vue de face. La figure 3 est une représentation schématique de derrière de la tête de découpe. La figure 4 est une représentation en détail de l'arrière de la tête de découpe. 15 Comme représenté sur la figure 1, le dispositif de découpe de tubes métalliques de l'invention présente un châssis (1) mobile verticalement sur un châssis (2) lui-même mobile horizontalement sur une poutre fixe (3). Le châssis mobile verticalement comporte un premier bâti (4) comportant une plate-forme (4') située dans un plan perpendiculaire par rapport au châssis (1) et sur la face inférieure duquel est ménagé un ensemble de couronnes-pignon (5, 5') destiné à permettre la rotation de la tête de découpe (13) dans le plan horizontal. Le pignon (5') est solidarisé à un bâti secondaire (6) porteur de la tête de découpe proprement dite. Comme il apparaît notamment sur la figure 3, ce bâti secondaire (6) est constitué essentiellement de trois pièces, respectivement un bras (7) horizontal et solidaire à la fois du pignon (5') et d'un bras vertical (8), lui-même solidaire d'un support (9) horizontal. Selon une caractéristique essentielle, est fixée sur le support (9), une pièce (10) présentant deux chemins de came circulaires et concentriques, respectivement un chemin de came supérieur (11) et un chemin de came inférieur (12). La tête de découpe (13) représentée de face sur la figure 2 est montée mobile sur toute la hauteur d'une plaque (14), elle-même asservie par le biais de galets (15, 15' et 16) visibles sur la figure 4 aux chemins de came supérieur (11) et inférieur (12). En outre et comme il apparaît sur les figures 3 et 4, les galets (15, 15') sont rendus solidaires d'une entretoise (17). En pratique, le déplacement de l'ensemble entretoise (17) plaque (14) ainsi que le déplacement de la tête (13) sur la hauteur de la pièce (14) est défini au moyen d'une commande automatique (non représentée) programmée en fonction de la forme et de la taille de la découpe souhaitée. La tête de découpe, en l'espèce une torche à plasma, est équipée en outre d'un organe de palpage connecté à l'unité centrale de traitement assurant le fonctionnement de l'installation. Comme déjà dit, cet organe de palpage permet de définir l'altitude de la tête de découpe par rapport à la zone à usiner ou chanfreiner en utilisant la tension passant par la torche. Ce dispositif est doublé d'un second bras de palpage (18) articulé selon l'axe vertical sur un montant (19) de sorte à former un bras de levier, le montant (19) étant lui même solidaire du premier bâti (4). Le montant (19) est en outre muni d'un dispositif de mesure par laser (20) mesurant la cote A correspondant au positionnement du bras de levier dans le plan vertical. Cette côte est prédéfinie. En conséquence, au moindre mouvement du bras de palpage (18), la côte A varie, entraînant le moteur (21), lequel actionne une vis à bille déterminant la hauteur de la torche à plasma en déclenchant un mouvement vertical du châssis mobile (1). REVENDICATIONS 1. Dispositif de découpe de tubes métalliques comprenant un bâti horizontal destiné à recevoir le tube à découper ou à chanfreiner, et une tête de découpe dudit tube montée sur un châssis mobile verticalement et horizontalement par rapport au bâti, caractérisé en ce que la tête de découpe (13) est montée coulissante verticalement sur une plaque (14), elle-même asservie en rotation dans un plan vertical sur une pièce (10) fixe et solidaire du châssis mobile. 2. Dispositif de découpe de tubes métalliques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce (10) solidaire du châssis mobile (1) présente deux chemins de came circulaires et concentriques, respectivement supérieur (11) et inférieur (12). 3. Dispositif de découpe de tubes métalliques selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque est asservie sur le chemin de came supérieur (Il) par l'intermédiaire de deux galets (15, 15'), tandis qu'elle est asservie sur le chemin de came inférieur (12) par l'intermédiaire d'un seul galet (16). 4. Dispositif de découpe de tubes métalliques selon la revendication 3, caractérisé en ce que les galets (15, 15') de la carne supérieure sont solidaires d'une entretoise (17) positionnée derrière la pièce (10) présentant les chemins de came. 5. Dispositif de découpe de tubes métalliques selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le châssis mobile (1) est monté sur un châssis secondaire (6), les deux châssis étant solidarisés de manière rotative au moyen d'un ensemble couronne annulaire/pignon. 6. Dispositif de découpe de tubes métalliques selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un premier organe de palpage intégré dans le dispositif de découpe (13). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un second organe de palpage se présentant sous la forme d'un bras de levier (18) articulé sur un montant (19) selon l'axe vertical, ledit montant (19) étant lui même solidaire du premier bâti (4) et muni d'un dispositif de mesure (20) apte à mesurer la position du bras de levier dans le plan vertical. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le laser pilote un moteur (21), qui lui même actionne une vis à bille déterminant la hauteur de I O la torche à plasma en déclenchant un mouvement vertical du châssis mobile