Brevet FR2914203A1 — publié le 20081003

L'invention concerne une unité de cintrage d'un tube en vue de la réalisation d'un tube cintré comportant des tronçons rectilignes reliés entre eux par des tronçons courbes. Dans l'industrie, il existe actuellement une multitude de procédés pour réaliser le cintrage de tubes, particulièrement de tuyauteries. Ces procédés ont été développés pour répondre aux besoins de marchés spécifiques et par conséquent présentent des qualités technologiques propres résultant des spécificités de ces marchés. Parmi toutes les technologies utilisées actuellement, la technologie la plus performante est mise en oeuvre par une unité de cintrage telle que décrite dans la demande de brevet français F2881666, qui comprend principalement : ^ une tête de cintrage dite fixe comportant, d'une part, une 15 forme de cintrage fixe en translations et rotative autour d'un axe (y), dit axe de cintrage, à partir d'une position initiale dite position neutre de repos., et d'autre part, un mors de serrage solidaire en rotation de la forme de cintrage et mobile en translation relativement à la dite forme de cintrage entre une position accolée contre cette dernière. de serrage et d'enroulement d'un tube à cintrer maintenu 20 entre les dits mors de serrage et forme de cintrage, et une position éloignée de cette forme de cintrage, d'introduction, entre cette dernière positionnée dans sa position neutre de repos et le dit mors de serrage, d'un tube à cintrer. ^ des organes de préhension portés par des moyens de déplacement des dits organes de préhension dissociés de la tête de cintrage et 25 adaptés pour déplacer ces organes de préhension dans l'espace selon toutes les directions et orientations autour de la dite tête de cintrage disposée dans sa position neutre, ^ et des moyens centralisés de gestion programmés de façon à commander des cintrages successifs des tubes selon un ordre de cintrage 30 quelconque prédéterminé. Io Une telle unité de cintrage allie toutes les potentialités et performances des autres unités de cintrage actuelles, tout en offrant une flexibilité totale et en présentant un prix de revient équivalent à celui de la technologie actuelle la plus simple. s En effet,, lors de chaque cycle de cintrage, les facultés de déplacement offertes aux organes de préhension permettent d'effectuer, au moyen de ces organes de préhension, toutes les opérations de prise en charge du tube à cintrer, cintrage, et dépose du tube cintré. De plus, cette unité de cintrage s'avère d'une grande 10 souplesse d'utilisation du fait notamment qu'elle offre la possibilité : • d'effectuer les cintrages selon un ordre indifférent, • d'assurer un maintien provisoire du tube par la tête de cintrage, autorisant des transferts de la position des organes de préhension le long du tube, 15 • de positionner les organes de préhension indifféremment en amont ou en aval de la tête de cintrage, • et de positionner les organes de préhension sur des tronçons du tube inclinés par rapport à l'axe longitudinal matérialisant la position neutre de repos de la tête de cintrage. 20 Du fait de cette souplesse d'utilisation, une telle unité de cintrage offre une large gamme d'applications et permet notamment de procéder, avec une même unité de cintrage, au cintrage de tubes de longueurs très diverses (tubes longs, tubes courts,...), à la réalisation de tubes cintrés présentant des formes finales complexes... 25 La présente invention vise à perfectionner les unités de cintrage du type ci-dessus décrit, et présente comme pour principal objectif d'accroître les performances de ces unités de cintrage notamment en termes de précision et de productivité. A cet effet, l'invention vise une unité de cintrage du type 30 décrit ci-dessus se caractérisant en ce que : ^ les organes de préhension consistent en un système de pince comportant deux doigts mobiles relativement l'un par rapport à l'autre de part et d'autre d'un axe (x), dit axe de préhension, de façon à assurer la préhension d'un tronçon rectiligne d'un tube s'étendant selon le dit axe (x), les dits doigts étant montées, par l'intermédiaire d'organes d'entraînement relatif de ces derniers, sur un disque : • doté d'une échancrure ménagée de façon à permettre de positionner un tronçon rectiligne de tube selon l'axe (x), • monté rotatif par rapport aux moyens de déplacement autour d'un axe correspondant à l'axe de préhension (x), • et associé à des moyens d'entraînement en rotation du dit disque autour de l'axe de préhension (x), ^ les moyens de gestion consistent en une unité de gestion unique de commande et de synchronisation des moyens de déplacement des organes de préhension, des organes d'entraînement en translation relative des dits organes de préhension, des moyens d'entraînement en rotation du disque, et de la tête de cintrage, et programmés notamment pour synchroniser les moyens de déplacement des organes de préhension et la tête de cintrage de façon à obtenir un déplacement d'un tube maintenu par les organes de préhension synchronisé avec l'opération de cintrage du dit tube. Ces deux caractéristiques concourent, en combinaison, à augmenter les performances de l'unité de cintrage (précision, temps de cycle), du fait qu'elles conduisent notamment à réduire de façon optimale, voire à supprimer, les actions de lâcher/reprise des tubes requises classiquement entre deux cintrages et/ou lors d'un cintrage. Cette réduction, voire cette suppression, résultent, en effet : • de la possibilité d'entraîner les tubes en rotation de façon infinie autour de l'axe de préhension (x) ; • de la synchronisation en vitesse et en position de 30 tous les axes (axes de déplacement, axe de cintrage...) au travers de moyens de gestion uniques, qui autorise notamment un suivi du tube par les organes de préhension lors de chaque opération de cintrage. L'invention vise également à augmenter les performances des unités de cintrage actuelles en termes de précision, lors du cintrage de tubes hybrides comportant au moins un tronçon de tube souple interposé entre deux tronçons de tube rigides. A cet effet, et en premier lieu, l'unité de cintrage comprend avantageusement un poste de contrôle comportant des moyens de visualisation par caméra d'une extrémité longitudinale du tube maintenu par les organes de lo préhension au niveau d'un tronçon de tube rigide constituant un tronçon d'extrémité du dit tube, les dits moyens de visualisation étant adaptés pour permettre de déterminer la position absolue de la dite extrémité, et les moyens de gestion étant programmés pour comparer la position absolue mesurée par les moyens de visualisation avec une position théorique pré-établie, et pour 15 commander les moyens de déplacement en vue de faire coïncider les dites positions mesurée et théorique. Dans le même esprit, lorsque au moins un tronçon d'extrémité du tube est équipé d'une bride, le poste de contrôle comporte, en outre, avantageusement, des moyens de visualisation par caméra d'une extrémité 20 frontale du tube maintenu par les organes de préhension au niveau du tronçon d'extrémité de tube rigide équipé de la bride, les dits moyens de visualisation étant adaptés pour permettre de déterminer l'orientation absolue de la bride, et les moyens de gestion étant programmés pour comparer l'orientation absolue mesurée par les moyens de visualisation avec une orientation théorique pré- 25 établie, et pour commander les moyens de déplacement en vue de faire coïncider les dites orientations mesurée et théorique. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation 30 préférentiel d'une unité de cintrage selon l'invention. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue en perspective schématique d'une unité de cintrage conforme à l'invention, la figure 2 est une vue en élévation schématique de la tête de cintrage et des organes de préhension de cette unité de cintrage, - et la figure 3 est un schéma de principe du poste de contrôle de cette unité de cintrage. L'unité de cintrage selon l'invention représentée à titre d'exemple à la figure 1 est adaptée pour effectuer des opérations de cintrage de tubes. t o A cet effet, cette unité de cintrage comprend, en premier lieu, une tête de cintrage 1 dite fixe, c'est à dire comportant, selon l'invention, une forme de cintrage 2 fixe en translations et simplement montée rotative par rapport à un piétement vertical 3 autour d'un axe (y) en l'exemple vertical. En vue de cette rotation, la forme de cintrage 2 est 15 solidarisée sur un bras horizontal 4 relié à la partie supérieure du piétement 3 par des organes d'articulation tels que 5, 6. De plus, cette rotation est engendrée par un moto-réducteur 7 monté sur le piétement 3 et accouplé aux organes d'articulation 5, 6, le dit moto-réducteur étant adapté pour provoquer une rotation de la forrne de cintrage 20 2 sur une course angulaire d'au moins 180 degrés à partir d'une position initiale dite position neutre de repos. La tête de cintrage 1 comprend également un mors de serrage 8 solidaire de l'extrémité de la tige 9a d'un vérin 9 dont le corps 9b est fixé sur le bras 4, de façon que le dit vérin s'étende horizontalement. 25 Selon cet agencement, et de façon classique, le vérin 9 permet de déplacer le mors de serrage 8 en translation, entre une position accolée contre la forme de cintrage 2, de serrage et d'enroulement d'un tube à cintrer maintenu entre les dits mors de serrage et forme de cintrage, et. une position éloignée de la forme de cintrage 2, d'introduction entre cette dernière 30 positionnée dans sa position neutre de repos et le dit mors de serrage, d'un tube à cintrer. La forme de cintrage 2 et le mors de serrage 8 comportent, en outre, des surfaces d'appui conjuguées axées sur un axe longitudinal dans la position neutre de repos de la forme de cintrage 2, entre lesquelles les tubes sont amenés, en premier lieu, à être introduits puis serrés dans la dite position neutre de repos, puis à être enroulés lors de la rotation de l'ensemble forme de cintrage 2 /mors de serrage 8. En l'exemple représenté, ces surfaces d'appui consistent, pour chacun des éléments, forme de cintrage 2 et mors de serrage 8, en deux gorges superposées, respectivement 10a, 11 a pour la forme de cintrage 2, et 10b I o et 1 lb pour le mors de serrage 8, ménagées et de profils adaptés pour délimiter deux conduits superposés de sections et/ou de formes différentes permettant, avec un seul jeu forme de cintrage 2 / mors de serrage 8, de cintrer deux tubes différents. La tête de cintrage 1 comporte, en dernier lieu et de façon 15 classique, une réglette de guidage 12 représentée schématiquement à la figure 1, disposée en amont du mors de guidage 8. L'unité de cintrage selon l'invention comprend, en outre, des organes de préhension des tubes à cintrer, et des moyens de déplacement des dits organes de préhension aptes à les déplacer dans l'espace sur l'intégralité du 20 pourtour de la tête de cintrage 1. Selon l'invention, les organes de préhension comprennent un système de pince de préhension composée de deux doigts 13, 14 mobiles relativement l'un par rapport à l'autre de part et d'autre d'un axe i(x), dit axe de préhension, de façon à assurer la préhension d'un tronçon rectiligne d'un tube 25 s'étendant selon le dit axe (x), les dits doigts étant dotés en regard d'une gorge telle que 15 apte à former, lors de la jonction de ces doigts, une empreinte de forme adaptée pour enserrer un tube. De plus, chaque doigt 13, 14 est monté sur la tige d'un vérin 16, 17 dont le corps est solidarisé sur un disque 18 présentant la forme 30 d'une roue dentée associée à des moyens d'entraînement en rotation de la dite roue dentée autour de l'axe de préhension (x). Cette roue dentée 18 comporte, en outre, une échancrure 19 adaptée de façon à permettre de positionner un tronçon rectiligne de tube selon l'axe de préhension (x). Tel que représenté à la figure 2, les moyens d'entraînement 5 en rotation de cette roue dentée 18 comprennent, quant à eux : • deux pignons 20, 21 adaptés pour engrener, chacun, avec la roue dentée 18, écartés l'un de l'autre d'une distance supérieure à la largeur de l'échancrure 19, • une roue dentée 22 intercalée entre les deus pignons 10 20, 21 de façon à engrener avec chacun des dits pignons, • et un moteur 23 d'entraînement en rotation de la roue dentée 22. Les moyens de déplacement de la pince de préhension 13, 14 sont adaptés pour déplacer cette dernière, d'une part en translation selon trois 15 axes orthogonaux consistant respectivement en deux axes horizontaux X et Y et en un axe vertical Z, et d'autre part en rotation autour de chacun des dits axes de translation X, Y, Z. En premier lieu, ces moyens de déplacement sont montés sur un bâti 24 constitué de portiques tubulaires délimitant un volume 20 parallélépipédique rectangle au centre duquel est positionné et fixé sur le sol le piétement 3 de la tête de cintrage 1. Ces moyens de déplacement comportent, en premier lieu, en vue des déplacements en translation : • un chemin de roulement horizontal 25 consistant en 25 un tube s'étendant entre deux rails de guidage 26, 27 constitués de deux traverses parallèles du bâti 24 (déplacement selon l'axe X), • un chemin de roulement vertical 28 consistant en un tube apte, d'une part à coulisser longitudinalement le long du chemin de roulement horizontal 25 (déplacement selon l'axe Y), et d'autre part à coulisser 30 verticalement par rapport à ce chemin de roulement horizontal 25 (déplacement selon l'axe Z). Ces moyens de déplacement comprennent, en outre, en vue des rotations de la pince de préhension 13, 14 : • un premier arbre 29 coaxial avec l'axe longitudinal du chemin de roulement vertical 28, agencé de façon à s'étendre partiellement 5 dans le prolongement inférieur du dit chemin de roulement, et monté rotatif autour d'un axe vertical Z par rapport à ce dernier, • un deuxième arbre 30 articulé à l'intérieur d'une chape 31 solidarisée sous l'extrémité inférieure du premier arbre 29, de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe horizontal X, 10 • et un troisième arbre 32, représenté à la figure 2, sur l'extrémité duquel est solidarisée une platine 33 sur laquelle est montée libre en rotation le disque 18 portant la pince de préhension 13, 14, le dit troisième arbre, coaxial avec l'axe longitudinal du deuxième arbre 30, étant, en outre, agencé de façon à s'étendre partiellement dans le prolongement du dit deuxième arbre, et 15 étant monté rotatif autour d'un axe horizontal Y par rapport à ce dernier. L'unité de cintrage comporte, par ailleurs, cieux magasins consistant en : • un magasin de chargement 34 pour le stockage intermédiaire de tubes à cintrer, formé d'un plan incliné 35 de guidage des dits 20 tubes vers une zone inférieure de préhension du tube de tête par la pince de préhension 13, 14, • et un magasin de déchargement 36 pour le stockage intermédiaire des tubes cintrés, formé d'un plan incliné 37 doté d'une zone supérieure de dépôt des tubes cintrés portés par la pince de préhension 13, 14, et 25 dont l'inclinaison est adaptée pour guider les dits tubes cintrés 'vers une zone inférieure de déchargement. Cette unité de cintrage comprend également un poste de contrôle de la position et de l'orientation absolues de tubes hybrides comportant au moins un tronçon de tube souple S1 interposé entre deux tronçons de tube 30 rigides R1, R2 dont au moins un tronçon d'extrémité R1 équipé d'une bride B. Tel que représenté aux figures 1 et 3, ce poste de contrôle comporte deux caméras 38, 40 de visualisation d'une extrémité d'un tube maintenu par la pince de préhension 13, 14 au niveau du tronçon d'extrémité de tube rigide R1 équipé de la bride B, les dites deux caméras étant disposées dans s un même plan horizontal de façon à s'étendre selon deux axes orthogonaux adaptés pour que : • une des caméras 38 visualise l'extrémité longitudinale du tube (représentée reproduite sur un moniteur 39 à la figure 3), en vue de permettre de déterminer la position absolue de la dite extrémité, ~o • la seconde caméra 40 visualise l'extrémité frontale du tube (représentée reproduite sur un moniteur 41 à la figure 3), en vue de permettre de déterminer l'orientation absolue de la bride B. L'unité de cintrage selon l'invention peut également être équipée d'une tête de formage (non représentée) adaptée pour effectuer le 15 formage des extrémités des tubes portés par la pince de préhension 13, 14. Cette unité de cintrage comprend enfin une unité de &estion unique 42 de commande et de synchronisation : • de la tête de cintrage 1 par commande notamment du vérin 9 et du moto-réducteur 7 de cette dernière, 20 • des moyens d'actionnement (vérins 16, 17) de la pince de préhension 13, 14 et du moteur 23 d'entraînement en rotation de la roue dentée 22 portant cette pince, • et des moyens de déplacement de la pince de préhension 13, 14. 25 Cette unité de gestion 4Z est programmée de façon à commander des cycles complets 4'usinage comportant : • la prise en charge d'un Ibe par la pince de préhension 13, 14, • les cintrages successifs de ce tube au cours de 30 chacun desquels elle assure une synchronisation des moyens de déplacement de la pince de préhension 13, 14 et de la tête de cintrage 1, de façon à obtenir un déplacement d'un tube maintenu par la dite pince de préhension synchronisé avec l'opération de cintrage du dit tube, • et enfin le dépôt rangé du dit tube sur le magasin de déchargement 36. De plus, cette unité de gestion 42 est également reliée au poste de contrôle, et programmée, lors du cintrage de tubes hybrides, pour : • comparer la position absolue mesurée par la caméra 38 avec une position théorique pré-établie, et pour commander les moyens de déplacement de la pince de préhension 13, 14 en vue de faire coïncider les dites Io positions mesurée et théorique, • et comparer l'orientation absolue mesurée par la caméra 40 avec une orientation théorique pré-établie, et pour commander les moyens de déplacement de la pince de préhension 13, 14 en vue de faire coïncider les dites orientations mesurée et théorique. REVENDICATIONS 1/ Unité de cintrage d'un tube en vue de la réalisation d'un tube cintré comportant des tronçons rectilignes reliés entre eux par des tronçons 5 courbes, comprenant : ^ une tête de cintrage (1) dite fixe comportant, d'une part, une forme de cintrage (2) fixe en translations et rotative autour d'un axe (y), dit axe de cintrage, à partir d'une position initiale dite position neutre de repos., et d'autre part, un mors de serrage (8) solidaire en rotation de la forme de cintrage lo (2) et mobile en translation relativement à la dite forme de cintrage entre une position accolée contre cette dernière, de serrage et d'enroulement d'un tube à cintrer maintenu entre les dits mors de serrage et forme de cintrage, et une position éloignée de cette forme de cintrage (2), d'introduction, entre cette dernière positionnée dans sa position neutre de repos et le dit mors de serrage, 1 s d'un tube à cintrer. ^ des organes de préhension (13, 14) portés par des moyens de déplacement (25-33) des dits organes de préhension dissociés de la tête de cintrage (1) et adaptés pour déplacer ces organes de préhension (13, 14) dans l'espace selon toutes les directions et orientations autour de la dite tête de 20 cintrage disposée dans sa position neutre, ^ et des moyens centralisés de gestion (42) programmés de façon à commander des cintrages successifs des tubes selon un ordre de cintrage quelconque prédéterminé, la dite unité de cintrage étant caractérisée en ce que : 25 ^ les organes de préhension consistent en un système de pince comportant deux doigts (13, 14) mobiles relativement l'un par rapport à l'autre de part et d'autre d'un axe (x), dit axe de préhension, de façon à assurer la préhension d'un tronçon rectiligne d'un tube s'étendant selon le (lit axe (x), les dits doigts étant montées, par l'intermédiaire d'organes (16, 17) d'entraînement 30 relatif de ces derniers, sur un disque (18) :• doté d'une échancrure (19) ménagée de façon à permettre de positionner un tronçon rectiligne de tube selon l'axe (x), • monté rotatif par rapport aux moyens de déplacement (25-33) autour d'un axe correspondant à l'axe de préhension (x), • et associé à des moyens d'entraînement en rotation ((20-23) du dit disque autour de l'axe de préhension (x), ^ les moyens de gestion consistent en une unité de gestion unique (42) de commande et de synchronisation des moyens de déplacement (25-33) des organes de préhension (13, 14), des organes lo d'entraînement en translation relative (16, 17) des dits organes de préhension, des moyens d'entraînement en rotation (20-23) du disque (18), et de la tête de cintrage (1), et programmés notamment pour synchroniser les moyens de déplacement (25-33) des organes de préhension (13, 14) et la tête de cintrage (1) de façon à obtenir un déplacement d'un tube maintenu par les organes de 15 préhension synchronisé avec l'opération de cintrage du dit tube. 2/ Unité selon la revendication 1 de cintrage de tubes hybrides comportant au moins un tronçon de tube souple (S 1) interposé entre deux tronçons de tube rigides (R1, R2), caractérisée en ce qu'elle comprend un poste de contrôle comportant des moyens de visualisation par caméra (38) d'une 20 extrémité longitudinale du tube maintenu par les organes de préhension (13, 14) au niveau d'un tronçon de tube rigide (R1) constituant un tronçon d'extrémité du dit tube, les dits moyens de visualisation étant adaptés pour permettre de déterminer la position absolue de la dite extrémité, et les moyens de gestion (42) étant programmés pour comparer la position absolue mesurée par [es moyens de 25 visualisation (38) avec une position théorique pré-établie, et pour commander les moyens de déplacement (25-33) en vue de faire coïncider les dites positions mesurée et théorique. 3/ Unité selon l'une des revendications 1 ou 2 de cintrage de tubes hybrides comportant au moins un tronçon de tube souple (S 1) interposé 30 entre deux tronçons de tube rigides (R1, R2) dont au moins un tronçon d'extrémité (R1) équipé d'une bride (B), caractérisée en ce qu'elle comprend unposte de contrôle comportant des moyens de visualisation par caméra (40) d'une extrémité frontale du tube maintenu par les organes de préhension (13, 14) au niveau du tronçon d'extrémité de tube rigide (R1) équipé de la bride (B), les dits moyens de visualisation étant adaptés pour permettre de déterminer l'orientation absolue de la bride (B), et les moyens de gestion (42) étant programmés pour comparer l'orientation absolue mesurée par les moyens de visualisation (40) avec une orientation théorique pré-établie, et pour commander les moyens de déplacement (25-33) en vue de faire coïncider les dites orientations mesurée et théorique.10