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"Dispositif de support et de guidage pour machines d'usinage de tuyaux."
L'invention concerne un dispositif de support et de guidage pour machines d'usinage de tuyaux, de préférence pour la soudure automa- tique de tuyaux dans des brides, comportant deux parties façonnées au tour, à savoir, une partie de support et de guidage ainsi qu'un élément de serrage à introduire dans le tuyau à mettre en oeuvre.
Ou connaît des dispositifs dont le but est de porter des machines d'usinage de tuyaux, pendant que se développe le processus de fabri- cation. Certaines parties de ces dispositifs servent à supporter et
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à guider les machines d'usinage de tuyaux, alors que d'autres parties sont prévues pour fixer les dispositifs à la pièce à usiner. Pour la soudure électrique de tuyaux sur des brides, par exemple on utilise souvent des dispositifs comportant une partie façonnée au tour en forme de fuseau dont une des extrémités se termine par un axe recevant la machine d'usinage, et dont l'autre extrémité est constituée par une broche de guidage à introduire dans le tuyau, et servant au cen- trage du mouvement de l'électrode.
Dans une telle disposition, l'im- mobilisation est, le plus souvent réalisée par le moyen d'appuis se posant sur la bride du tuyau. Ces appuis peuvent également être cons- titués sous la forme de galets de guidage qui roulent alors, au cours du mouvement de l'électrode, sur un cercle autour du tuyau à souder, Enfin, on a également eu connaissance de dispositifs tels que la sou- ' deuse ne s'appuie pas sur la bride du tuyau, mais sur le bord supé- rieur du tuyau à mettre en oeuvre. Ces dispositifs sont reliés au tuyau par une broche de serrage introduite dans le tuyau, et mainte- nue dans celui-ci par des forces élastiques.
La se lure des tuyaux sur les brides peut être exécutée de telle manière qu'un tuyau se trouvant en proéminence par rapport à la bride, est fixé sur la bride du tuyau au moyen d'une soudure à gorge ou à moulure en contact avec le tuyau par lf'extédieur. Le tuyau peut cepen- dant aussi se terminer au ras de la bride, ou être en retrait dans la bride et est alors soudé au moyen d'une soudure d'arête ou d'une soudure a gorge intérieure. Dans tous les cas, mais surtout pour les soudures à gorge ou les soudures d'arête, la bonne exécution de la soudure dépend dans une large mesure du guidage sans défaillance de l'électrode, puisque la direction de l'arc électrique est influencée par les masses de matière de base. Le fait que la pointe d'électrode s'écarte de la trajectoire imposée en direction du tuyau, peut être la cause de la percée de la paroi du tuyau.
Pour l'exécution conforme d'une telle soudure de raccordement, il est donc essentiel que la trajectoire que doit suivre l'extrémité d'électrode à l'occasion de la réalisation de la soudure circulaire, soit déterminée de manière immuable.
L'usinage mécanique de tuyaux, en grand nombre et de diamètres
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différents; notamment la soudure de tuyaux sur des brides à des écer- tements réduits, est un problème se présentant souvent dans la prati- que, par exemple dans la construction d'échangeurs de chaleur. Les dispositifs de support et de guidae pour des machines d'usinage de l'espèce décrite représentent, il est vrai, un progrès appréciable par rapport au travail manuel, par exemple à la soudure manuelle, mais à certains points de vue, ils ne sont cependant pas encore sa- tisfaisants.
Pour une fabrication rationnelle, les dispositifs de support et de guidage connus présentent l'inconvénient de ne pouvoir être utili- sés que pour un seul diamètre intérieur de tuyau ; en d'autres termes, si on passe à d'autres dimensions de tuyaux, il faut également employer des dispositifs de support et de guidage ayant d'autres dimensions.
Lorsque les dispositifs de guidage sont fixes sur la machine, ceci entraîne cependant des dépenses élevées. La raison en est que, d'une part, ces dispositifs doivent être exécutes en tant qu'organes de précision qui sont relativement coûteux, mais que, d'autre part, le temps perdu à l'occasion du passage à d'autres dimensions de tuyaux, représente également un facteur important du prix de revient. En ou- tre, les formes d'exécution connues présentent l'inconvénient qu'elles s'appuient contre la bride sur le bord du tuyau, et de la sorte, l' électrode suit, au cours de la soudure, toutes les inégalités de ces surfaces de guidage; il en résulte que le guidage conforme de la sou- deuse par rapport à la surface de soudure requise n'est pas toujours assuré.
Il s'y ajoute que, dans le cas du guidage et de l'appui con- tre la bride du tuyau et lorsque les tuyaux sont rapprochés les uns des autres, les tuyau voisins gênent le mouvement du galet de gui- dage, alors que, dans le cas du guidage sur le bord du tuyau, la broche de guidage tenue à l'intérieur du tuyau par l'action de res- sorts, ne suffit pas pour maintenir l'axe tournant de la machine, avec une précision suffisante, dans la direction de l'axe du tuyau, à cause du poids élevé de la machine d'usinage.
La présente invention a pour objet de développer un dispositif de support et de guidage pour machines d'usinage de tuyaux, lequel, sans entraîner une construction compliquée, est applicable de mania-
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re extensive et assure le guidage exact de la machine d'usinage, notamment de la soudeuse, le long de la trajectoire & suivre pour l' exécution, sans qu'un appui direct contre la pièce à usiner soit né- cessaire.
Cet objet est atteint par le fait que la partie de support et de guidage du dispositif de support et de guidage est liée à l'élément de serrage par une partie vissée, alors que les axes centraux des deux parties tournées se trouvent sur une ligne droite commune,
La possibilité d'application extensive du dispositif conforme à l'invention résulte de ce que les deux parties essentielles dont se compose le dispositif, sont vissées l'une sur l'autre, ce raccordement pouvant se défaire aisément.
Une seule et même pièce de support et de guidage qui doit porter la machine d'usinage, notamment la soudeu- se, et qui est coûteuse du fait qu'ele comporte des parties exécu- tées avec précision tels que l'axe et la surface de guidage, peut être utilisée pour des tuyaux ayant des diamètres intérieurs diffé- rents, du fait qu'elle peut se visser sur des éléments de serrage de diamètres extérieurs différents. Corformément à l'invention, ce dis- positif de support et de guidage à usage extensif possède, dans sa partie supérieure, ou bien un tronçon d'arbre avec collier de guidage,!' ou bien un palier ferme avec collier de guidage, pour recevoir le palier de rotation et d'appui, resp. la broche de rotation et d'appui de la machine d'usinage.
Conformément à l'invention,-la machine d'asi- nage qui, par exemple, peut être une soudeuse à arc électrique, pla- cée de cette manière, est guidée sur la surface de guidage et d'appui ' du collier de guidage, laquelle surface se développe perpendiculaire- ment à 1 axe longitudinal du dispositif de support et de guidage et qui est maintenue dans la position voulue uniquement par l'effet de serrage de l'élément de serrage. Cette mesure présente surtout un grand avantage du fait qu'elle permet d'assurer que la machine d'usi- nage puisse effectuer exactement une trajectoire prédéterminée, in- dëpendamment des inégalités de la pièce à usiner.
Comme le dispositif de support et de guidage doit porter le poids de la machine d'usinage et ne peut modifier, au cours du fonctionne- ' ment de la machine, sa position relative par rapport au tuyau à usi- ner, la manière suivant laquelle le dispositif conforme à l'inven-
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tien est fixé dans le tuyau, a une grande importance. Ce procédé de fixation avantageux ressort de la construction, conforme à l'inven- tien, de l'élément de serrage, en corrélation avec l'emploi d'un gaz sous pression qui peut, par exemple, être de l'air comprimé. Dans ce but, la pièce de support et de guidage comporte un manchon pour tuyau flexible, pénétrant dans l'élément de serrage et sur lequel manchon est fixé un tuyau flexible à pression, fermé, à son extrémité, par un bouchon.
L'élément de serrage qui revêt la forme d'un tuyau compor- tant plusieurs fentes longitudinales, entoure ce tuyau flexible uni- formément sur soute sa périphérie et a, sur l'étendue des fentes lon- gitudinales, un diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur du tuyau à usiner. Le remplissage et le dégonflement du tuyau flexi- ble à pression s'effectuent au moyen d'une soupape d'admission et d' échappement, montée dans la pièce de support et de guidage, et qui, est par exemple, une soupape à bille, à fermeture automatique, inter- calée dans un forage traversant la pièce de support et de guidage de part en part et qui, à son extrémité, est en communication avec l' intérieur du tuyau flexible à pression.
La présente invention comporte, en outre, un dispositif pour réaliser et relâcher le serrage, ainsi que pour l'ajustement du dis- positir de support et de guidage dans lestuyaux à mettre en oeuvre.
Conformément à l'invention, ce dispositif auxiliaire se compose d' une pièce intermédiaire tubulaire, à l'intérieur de laquelle est amé- nagé un dispositif, également tubulaire, pour l'ouverture de la sou- pape. Le dispositif d'ouverture de la soupape porte une aiguille fi- xée dans son axe central, laquelle aiguille peut être déplacée, à l' encontre de l'action d'un ressort, pour ouvrir la soupape citée ci- dessus. A sa partie supérieure, sortant de la pièce intermédiaire, le dispositif d'ouverture de la soupape est constitué sous forme d' une tubulure d'étanchéité, en vue de l'application d'un appareil de remplissage, par exemple d'un pistolet à air comprimé.
Pour réaliser la fixation, sur un tuyau, du dispositif de support et de guidage conforme à l'invention, on pose, sur le dispositif en question, le dispositif d'immobilisation et de relâchement conforme à l'invention, et on le fixe au dispositif de support et de guidage
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au moyen de pinces pouvant être ouvertes, ou d'autres dispositifs con- nus analogues.
L'ajustement de la surface de guidage et d'appui pour la trajec- toire désirée pour la machine d'usinage, se fait par le moyen d'orga- ; nes connus, par exemple, par des vis de réglage s'appuyant sur la bri- de du tuyau, lesquelles vis sont fixées sur la pièce intermédiaire du dispositif d'immobilisation.
Après le réglage, on ouvre la soupape en exerçant, à la main, une poussée vigoureuse sur la partie provoquant l'ouverture de la soupape, ' à l'encontre de l'action d'un ressort, par exemple au moyen d'un pisto-: let à air comprimé placé au-dessus, et en actionnant l'échappement du pistolet à air comprimé, on remplit le tuyau flexible à pression. En- suite on enlève le dispositif auxiliaire, par exemple par le simple basculement d'un levier, et on place la machine d'usinage sur le dispo- sitif de support et de guidage,
Le processus d'usinage ayant pris fin, on re place le dispositif de fixation et de relâchement sur le dispositif de support et de gui- ' dage et, par une pression sur le dispositif d'ouverture de la soupape, on dégonfiu le tuyau flexible.
D'autres détails de l'invention sont décrits à la lumière des exemples d'exécution représentés schématiquement dans les dessins dans lesquels :
La fig. 1 montre un dispositif de support et de guidage conforme à l'invention, pour la soudure des tuyaux sur des brides, par soudure à groge sur la paroi extérieure du tuyau,
La fige la montre un dispositif de support et de guidage conforme à l'invention, pour la soudure de tuyaux sur des 'brides, par soudure d'arête à l'intérieur de l'ouverture de pénétration des tuyaux dans les brides.
La fil;. 2 montre un dispositif de calage conforme à l'invention, pour caler ou relâcher le dispositif selon la fige ,de support et de guidage dans des tuyaux.
La fig. 3 montre la position et le fonctionnement concomittant des dispositifs selon les fig. 1 et 2 au cours du calage ou du relâ- chement du dispositif de support et de guidage d'un tuyau introduit
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dans l'ouverture de pénétration d'un tuyau dans la bride.
Le dispositif de support et de guidage selon la fig. l, conforme à l'invention, comporte deux parties tournées, à savoir la partie de support et de guidage 1 et l'élément de calage 2. Dans l'exemple d' exécution représenté ici, la partie de support et de guidage 1 porte, à son extrémité supérieure, un tronçon d'arbre 3 qui s'introduit dans un palier correspondant de la soudeuse.
Au tronçon d'arbre 3 se raccorde, en direction de l'élément de calage 2, un collier de guidage 4 comportant une surface de guidage et d'appui se développant perpendiculairement à l'axe longitudinal de la partie de support et de guidage 1. Cette surface de guidage et d'appui constitue, pour la soudeuse, une surface de guidage indépendante des inégalités de la bride ou du bord du tuyau.
La partie de support et de guidage 1 comporte, en outre, un tron- çon fileté 5 sur lequel est vissé l'él- ent de calage 2.
Le tronçon de la partie de support et de guidage 1 pénétrant dans l'élément de calage 2, a la forme d'un manchon 6 pour tuyau flexible, auquel est fixé un tuyau flexible à pression 7. A son extrémité, ce tuyau flexible à pression 7 est fermë par un bouchon 8.
La partie de support et de guidage 1 est traversée, de part en part, dans son axe, par un forage 9 qui, à sa partie supérieure, est fermé par une soupape à bille 10, sous l'action d'un ressort 11.
L'élément de calage 2 se compose d'un collier supérieur 12 compor- tant un taraudage 13 s'adaptant au filet du tronçon fileté 5 de la partie de support et de guidage; à ce collier taraudé se raccorde un tube 14 entaillé en plus eurs endroits dans le sens longitudinal, com- portant les fentes 30.
Le dispositif de support et de guidage, tel que représenté par la fig. 1, pour soudeuses à souder des tuyaux sur des brides, peut s'uti- liser de manière simple pour des tuyaux de diamètres différents. A cette fin, il suffit de disposer d'un jeu d'éléments de calage 2, dont les différentes pièces portent, à leur collier supérieur 12, le même taraudage 13 et dont les parties en forme de tube 14 correspondent, par leurs diamètres extérieurs, aux diamètres intérieurs des diffé- rents :uyaux à usiner. Ainsi, pour l'usinage des tuyaux les plus di-
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vers, il suffit d'une seule partie de support et de guidage 1.
Cette circonstance entraîne une forte réduction du prix de revient, car la partie de support et de guidage est un ensemble de fabrication relati- vement coûteuse, du fait de la présence de diverses parties à exécuter avec précision, comme le tronçon d'arbre 3 et le collier de guidage 4.
La fig. la représente une variante du dispositif de support et de guidage conforme à l'invention, se prêtant principalement à la soudu- re de tuyaux sur des brides par soudure d'arête à l'intérieur de l'ou- verture de pénétration des tuyaux dans les brides. Les numéros de re- ; père inscrits dans la fig. la avec l'indice a correspondent à ceux de la fig. 1.
La différence entre le dispositif de support et de guidage selon la fig. la, par rapport à l'exemple d'exécution de la fig. 1, consiste n un palier ferme 3a., en lieu et place du tronçon d'arbre 3, pour re- cevoir une machine d'usinage qui est introduite dans la partie de sup- port et de guidage la. Le òrage 9a dans lequel repose la soupape à bille 10a, est relativement très court. Le collier de guidage 4a com- portant la surface de guidage et d'appai. se trouve, après le serrage 'du dispositif de support et de guidage dans un tuyau, encore à l'inté- rieur de ce tuyau et a un diamètre relativement plus réduit.
La fig. 2 montre un exemple d'exécution d'un dispositif d'immobili- sation par serrage, pour immobiliser dans des tuyaux le dispositif de support et de guidage conforme à la fig. 1. Celui-ci comporte une pie- ce intermédiaire 15 de forme tubulaire, ainsi qu'une pièce 16 entrai- nant l'ouverture de la soupape, également de forme tubulaire, pouvant se déplacer dans la pièce intermédiaire 15.
La pièce tubulaire 16, entraînant l'ouverture de la soupape, est interrompue, dans sa partie supérieure, par un disque 17 dont le diamè- tre est légèrement plus grand que le diamètre extérieur de la pièce 16 entraînant l'ouverture de la soupape. Ce disque 17, dont la surface s' étend perpendiculairement à l'axe central de la pièce 16 entraînant l'ouverture de la soupape, forme, autour de cette pièce 16, un bord annulaire 18 s'engageant dans un évidement correspondant 19 de la pièce intermédiaire 15. Cet évidement 19 contient un ressort à boudin 20 en- tourant la pièce 16 entraînant l'ouverture de la soupape et, en agis-
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sant sur le bord annulaire 18, pousse cette pièce 16 contre la limite supérieure de l'évidement 19.
Dans l'axe du disque circulaire 17 est fixée une aiguille 21, de manière que son axe corresponde à celui de la pièce 16 entraînant l' ouverture de la soupape. Le disque circulaire 17 comporte, en outre, plusieurs orifices 22 pour le passage de l'air. La partie supérieure de,la pièce 16 entraînant l'ouverture de la soupape sort par le haut de.la pièce intermédiaire 15 et constitue une tubulure de remplissage et d'étanchéité 23, pour recevoir un pistolet à air comprimé.
Enfin, le dispositif d'immobilisation par serrage comporte encore des éléments connus, au moyen desquels il peut être fixé temporaire- ment sur le dispositif de support et de guidage conforme à l'inven- tion. Dans la fig. 2, ces éléments sont indiqués schématiquement par une pièce 24 munie d'un nez et fixée sur la pièce intermédiaire 15, et s'engageant par dessus une contr.-partie 25. A l'aide de cedameau 24 on peut fixer temporairement le dispositif d'immobilisation par ser- rage, au collier de guidage 4. Selon une autre forme d'exécution, cet- te fixation est réalisas au moyen d'une fermeture à baïonnette.
La pièce intermédiaire 15 porte, en outre, des parties proéminen- tes 26 munies des dispositifs d'un genre connu en vue de l'ajustement de la trajectoire de guidage désirée de la soudeuse. Dans la fig. 2, ces dispositifs sont indiqués schématiquement par une vis de réglage
27, à l'aide de laquelle on peut ajuster, par exemple, la distance jusqu'à la bride.
Pour immobiliser par serrage le dispositif de support et de gui- dage conforme à l'invention et répondant à l'exemple d'exécution de la fig. la, on utilise un dispositif de serrage quelque peu différent qui n'est pas représenté, Celui-ci se caractérise principalement par une partie 16, entraînant l'ouverture de la soupape, prolongée vers le bas, avec aiguille 21 allongée, et par d'autres dispositifs de fi- xation. Pour le reste, le fonctionnement correspond entièrement à celui de la forme d'exécution de la fig. 2.
La fig. 3 montre l'utilisation du dispositif de fixation par ser- rage selon la fig. 2, en vue du serrage ou du relâchement du disposi- tif de support et de guidage conforme à l'invention représenté par la
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fig. 1, dans un tuyau 28 introduit dans une bride 29. Les repères inscrits correspondent à ceux des fig. 1 et 2.
Dans cet exemple, le dispositif d'immobilisation par serrage est placé sur le tronçon d'arbre 3, la pièce 16 entraînant l'ouverture de la soupape entourant le tronçon d'arbre 3 par sa surface intérieu- re, et la partie inférieure de la pièce intermédiaire 15 reposant, par exemple, par la contre-partie 25, sur la surface de guidage et d'appui 4. Les dimensions du dispositif d'immobilisation par serrage sont déterminées de telle manière que l'aiguille 21 touche seulement la soupape à bille 10, sans l'ouvrir.
Après que le dispositif d'immobilisation par serrage ait été at- taché au dispesitif de support et de guidage conforme à l'invention, à l'aide des organes indiqués par le clameau 24, le dispositif de sup- port et de guidage, portant l'élément de serrage 2, est introduit dans le tuyau 28. La position désirée de la surface de guidage et d' appui sur le collier de guidage 4, par rapport à la pièce à usiner s'obtient en agissant sur les vis de réglage 27,
L'immobilisation proprement dite par serrage s'effectue ensuite, en introduisant un pistolet à air comprimé dans la tubulure de rem- plissage et d'étanchéité 23, et en actionnant l'admission du pistolet à air comprimé.
L'air comprimé pénètre, par le forage longitudinal 9, dans le tuyau flexible à pression 7 qui gonfle sous l'action de l'air comprimé et évase le tuyau 14, fendu longitudinalement, de l'élément de serrage 2. Lorsque l'élément de serrage 2 est soumis à la pression de l'air comprimé, tout le dispositif de support et de guidage est solidement tenu dans le tuyau 28, l'axe du tuyau correspondant exac- tement à l'axe longitudinal du dispositif de support et de guidage.
Ensuite on retire le pistolet 5. air comprimé, ce qui amène l'aiguille 21 à se déplacer vers le haut, sous l'action du ressort 20, d'où la soupape à bille se ferme, la bille étant poussée par la pression inté- rieure et par le ressort 11.
Après cela, le dispositif d'immobilisation par serrage peut être enlevé et la soudeuse peut être placée sur le tronçon d'arbre 3. Du fait que le dispositif de support et de guidage portant l'élément de serrage 2, est solidement tenu dans le tuyau 28 par l'action de l'
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air comprimé, la soudeuse est en mesure de se déplacer sans difficulté sur la surface de guidage et d'appui du collier de guidage 4, et la pointe d'électrode suit exactement la trajectoire désirée et prédé- terminée. Le guidage de la machine est ainsi indépendant de la pièce à souder, et n'est influencé ni par les inexactitudes dans les dimen- sions au voisinage de la soudure, ni par une forme de la surface de la pièce ne se prêtant pas au guidage.
Après l'exécution de la soudure, on enlevé la soudeuse et on re- place le dispositif d'immobilisation par serrage sur le dispositif de support et de guidage. Le relâchement du dispositif de support et de guidage conformeà l'invention, en vue de le retirer du tuyau 28, peut alors également se faire à l'aide du pistolet à air comprimé; dans ce cas, cependant, on pousse seulement vers le bas la pièce 16 entraînant l'ouverture de la soupape, sans actionner l'admission du pistolet à air comprimé, et, de ce fait, la soupape à bille 10 s'ouvre.
Le dispositif de support et de guidage peut alors être introduit dans le tuyau suivant à souder.
Les formes d'exécution décrites du dispositif conforme à l'inven- tion, conviennent surtout pour effectuer des soudures à gorges qui sont appliquées sur la périphérie extérieure des tuyaux dépassant un peu les brides, ainsi que pour les travaux de soudure à l'intérieur de la bride, c'est-à-dire sur des tuyaux se trouvant un peu en retrait dans les brides qui se fixent par des soudures d'arête. Le dispositif de support et de guidage convient également pour d'autres machines, telles que des fraiscusses et des meules, à l'aide desquelles il faut précéder à l'usinage més nique rationnel d'un grand nombre de tuyaux.