Procédé pour joindre les extrémités de deux feuillards
et installation pour sa mise en oeuvre
La présente invention concerne un procédé et une installation pour joindre les extrémités de deux feuillards qui peuvent tre en métal, en matière plastique ou en métal revtu.
Ce procédé se caractérise par le fait qu'on serre un des feuillards dans la position de soudage, on déplace le feuillard serré dans la position de cisaillement formant ainsi une ondulation dans le feuillard, assurant un mou suffisant pour lui permettre de revenir dans la position de soudage après l'opération de cisaillement, on cisaille le feuillard, on serre l'autre feuillard dans la position de cisaillement, on cisaille cet autre feuillard, on rapproche les deux feuillards en position de soudage et on soude les extrémités de ces feuillards ensemble.
Ce procédé permet de réaliser rapidement et économiquement un joint de feuillards à haute résistance, quelles que soient les conditions ou l'état des extrémités des feuillards, tout en utilisant une quantité minimum de matière pour la réalisation du joint.
L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé qui se caractérise par le fait qu'elle comprend un bâti, deux pinces de serrage de feuillards montées sur ce bâti et déplaçables l'une vers l'autre et l'une à l'écart de l'autre entre une position de soudage et une position de cisaillement pour les feuillards ainsi serrés, deux lames fixes de cisaillement situées dans cette position de cisaillement, un assemblage mobile de cisaillement, un dispositif assurant la mobilité de cet assemblage de cisaillement en vue d'un déplacement transversal en travers des feuillards dans cette position de cisaillement, l'assemblage mobile de cisaillement comportant des lames montées de manière à tre déplaçables dans une position pour laquelle les lames coopèrent avec les lames fixes de cisaillement,
afin de sectionner un feuillard au cours de ce mouvemennt transversal, un assemblage de soudage, un dispositif assurant la mo bilié é de cet assemblage de soudage afin de le déplacer dans le mme parcours transversal que cet assemblage mobile de cisaillement, en vue d'assembler ces feuillards ensemble lorsqu'ils sont dans la position de soudage.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, trois formes d'exécution d'une installation selon l'invention et un schéma illustrant le procédé.
La fig. 1 est une coupe verticale partielle longitudinale d'une première forme de réalisation de l'installation.
La fig. 2 est une coupe verticale transversale suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe verticale transversale d'une seconde forme de réalisation.
La fig. 4 est une vue agrandie en élévation en bout d'une des pinces de cisaillement et de soudage.
La fig. 5 est une vue en plan par-dessus de la pince de la fig. 4.
La fig. 6 est une vue en élévation de face de cette pince.
Les fig. 7-14 sont des schémas montrant progressivement les différentes étapes suivies lors du cisaillement et de l'assemblage d'extrémités de feuillards lors de la mise en oeuvre du procédé.
Les fig. 15 et 16 sont respectivement une élévation latérale partielle et une coupe verticale transversale d'une troisième forme de réalisation de l'installation de cisaillement et de soudage, la fig. 16 étant prise suivant la ligne 16-16 de la fig. 15.
En se référant aux fig. 1 et 2, une installation d'assemblage de feuillards comprend un bâti principal 2, sur lequel est montée une paire de pinces 3 et 4, un assemblage de cisaillement 5 et un assemblage de soudage 6. Le bâti principal 2 est fixe, comme représenté dans les figures 1 et 2, ou dans une variante il peut tre porté par des roues 7 guidées par des rails 8 (voir fig. 3) afin de permettre de la déplacer entre deux ou plu sieurs lignes de traitement de feuillards. Par ailleurs, l'installation illustrée par la fig. 3 est analogue à celle illustrée par les fig. 1 et 2 et, par conséquent, les mmes chiffres de référence suivis du symbole (') sont utilisés pour désigner les mmes pièces.
L'assemblage de cisaillement 5 et l'assemblage de soudage 6 sont montés sur un seul chariot 10 situé au-dessus des pinces 3 et 4, afin d'effectuer un mouvement transversal au-dessus des feuillards à traiter. Le cadre 1 1 du chariot est réalisé en acier, de préférence de l'acier coulé en deux pièces, à savoir une partie supérieure 12 et une partie inférieure 13, comportant chacune des brides 14 rabattues vers l'extérieur et fixées ensemble par des pinces non représentées. A chacune des parties 12 et 13 du cadre du chariot, sont fixées quatre roues à gorge 18 en acier trempé, tournant sur des arbres 19 montés dans des coussinets 20.
Les roues 18 roulent sur deux rails soudés 25 portés par une paire d'entretoises fixes 26 représentées en traits pleins à la fig. 1, ainsi que par un tirant 27 permettant, à l'installation 1, lorsqu'elle est montée sur des roues comme représenté dans la forme de réalisation de la fig. 3, d'tre déplacée de la ligne du feuillard sur une ligne adjacente et vice versa, de façon qu'une seule installation d'assemblage de feuillards puisse tre utilisée pour deux ou plusieurs lignes de traitement. A titre de variante, on pourrait employer deux paires d'entretoises 26 (une à chaque extrémité des rails), en particulier lorsque l'installation 1 est destinée à devenir une installation permanente.
On peut faire varier à volonté la distance séparant les brides 14 des parties 12 et 13 du cadre en introduisant des cales 30 entre ces brides. Ces cales imposent une charge préalable appropriée au chariot 10, éliminant ainsi, entre les roues 18 du chariot et les rails de guidage 25, tout jeu pouvant altérer la précision requise pour les opérations de cisaillement et de soudage. L'entraînement du chariot 10 le long des rails de guidage 25, est réalisé par une vis 31 d'entraînement de chariot engagée dans le pas de vis d'un écrou 32 porté par le chariot 10. Cette vis est portée à ses extrémités par des coussinets 33 et 34, et elle est entraînée dans l'une ou l'autre direction par un moteur réversible 35 monté sur l'entretoise fixe 26 et relié à cette vis d'entraînement par un accouplement 37.
L'assemblage de cisaillement 5 comprend un support principal 40 articulé à une partie 41 du chariot 10 formant une saillie vers le bas, par exemple au moyen d'un pivot 42 et d'un coussinet 43. Le support principal 40 comporte un bâti 44 du type à étrier supportant une paire de lames de découpage 45 entre lesquelles est déposée une pièce d'écartement 46 fixée en 47 à un arbre 48 supporté par des paliers radiaux et de butée 51 aménagés dans le bâti support 44. Les lames de découpage 45 sont prévues pour tre soulevées au-dessus et abaissées au niveau de cisaillement des feuillards, niveau auquel les lames de découpage 45 passent entre deux lames fixes de cisaillement 49 et 50 lors du fonctionnement d'un vérin 52 de commande du cisaillement monté sur des tourillons 53 dans la partie inférieure 13 du cadre.
La tige 54 d'actionnement du vérin 52 est articulée sur le support principal 40, en 55.
Les lames fixes de cisaillement 49 et 50 sont portées par des appuis 56 et 57 faisant partie des unités de cisaillement 58 et 59 portés par le bâti principal 1. L'écartement et l'alignement entre les lames fixes de cisaillement 49 et 50 par rapport aux lames 45 montées sur chariot sont prévus de telle sorte que lorsque le chariot 10 est déplacé en direction des tranchants des lames fixes, alors que l'assemblage de cisaillement S est abaissé au niveau de la passe des feuillards, les lames 45 viennent se loger entre les lames fixes de cisaillement.
Toutefois, il y a des cas où, par suite d'un jeu existant dans l'assemblage à pivot 42 entre le support principal 40 et le chariot 10 ou pour d'autres raisons, il existe un léger décentrage entre les lames mobiles 45 et les lames fixes 49 et 50, ce qui donne lieu à une forte usure ou mme à un ébrè- chement ou encore une brisure des lames de cisaillement.
Afin d'éliminer complètement ce décentrage, le support principal 40, présente un patin de guidage 60 adjacent aux lames de découpage 45, venant se loger entre les lames fixes de cisaillement 49 et 50 des prolongements 61 des lames de cisaillement pour servir de guide pour les lames mobiles 45, tout en maintenant t également l'écartement approprié entre ces lames fixes de cisaillement.
Le niveau auquel l'assemblage de cisaillement S peut tre abaissé, est limité par une vis réglable 64 portée par le support principal 40 sur laquelle vient buter la base du chariot 10. Cette vis 64 est vissée dans un perçage taraudé 65 pratiqué dans ce support principal 40 et émergeant vers le haut. Dès lors, il est très simple de régler exactement le degré désiré de jeu positif ou négatif entre les lames mobiles 45 et les lames fixes 49 et 50 suivant le type et l'épaisseur du feuillard à cisailler. I1 suffit en effet de desserrer un contre-écrou 63 et de faire tourner la vis 64 pour l'amener dans la position choisie.
Le réglage de la vis 64 est également nécessaire après chaque réaffûtage des lames de découpage 45 ou lorsque ces dernières sont pratiquement usées.
Sur le chariot 10, près de l'assemblage de cisaillement 5, est également monté l'assemblage de soudage 6 qui est constitué par un chalumeau 66 pour le soudage à l'arc. A titre de variante, cet assemblage de soudage peut également tre constitué par une molette de soudage, des électrodes de soudage par points, un équipement de soudage à la volée ou en cordon ou encore par un appareil de soudage au gaz, par exemple un appareil de soudage bord à bord par étincelles, suivant le type de soudure désiré. Etant donné que l'assemblage de cisaillement 5 et l'assemblage de soudage 6 sont montés sur le mme chariot 10, l'alignement parfait de l'équipement de soudage avec les bords cisaillés des feuillards à assembler est assuré.
De plus, un seul poste de travail (au lieu de deux) est nécessaire pour effectuer à la fois les opérations de cisaillement et de soudage, d'où il résulte une importante réduction des dimensions et du prix de revient de l'installation. Toutefois, il est évident que l'assemblage de cisaillement S et l'assemblage de soudage 6 pourraient éventuellement tre montés sur des chariots séparés. De plus, un autre équipement pourrait également tre monté sur les mmes chariots ou des chariots séparés, y compris une machine à planer ou à rectifier.
Les feuillards à assembler sont serrés au moyen des pinces 3 et 4 aussi bien pendant les opérations de cisaillement que pendant les opérations de soudage. Etant donné que les pinces 3 et 4 sont d'une structure pratique- ment identique, on ne décrira en détail que la pince de sortie 4. Comme représenté clairement dans les fig. 4-6, la pince 4 comprend d'une part un plateau 70 monté pour effectuer un déplacement horizontal le long de deux arbres supports 71 espacés latéralement l'un de l'autre et d'autre part une barre de serrage 72 montée pour effectuer un déplacement vertical vers et à l'écart du plateau 70. Cette barre de serrage 72 est portée par deux montants 73 et 74 passant à travers des ouvertures 75 pratiquées dans le plateau 70, et supportés par des douilles 76.
Les montants 73 et 74 sont soulevés et abaissés par le fonctionnement de vérins respectifs 77 et 78 montés sur le plateau 70, au moyen d'appliques 79 et 80.
Les tiges d'actionnement 81 et 82 de ces vérins sont accouplées aux montants respectifs.
On prévoit un assemblage à pivot 3 entre l'un des montants 74 et la barre de serrage 72, tandis qu'un assemblage de blocage amovible 84 est prévu entre l'autre montant 73 et cette barre de serrage 72; ceci pour permettre à cette dernière de tourner d'environ 600 dans le sens de la flèche 85 (fig. 6) à partir de la position représentée, le montant 73 étant abaissé en dehors du parcours, de façon que le feuillard puisse tre élevé et que toute l'installation 1 puisse tre retirée et déplacée vers une autre ligne de traitement lorsqu'elle est montée sur roues comme représenté dans la forme de réalisation de la fig. 3. Toutefois, si l'installation 1 ne doit pas tre amenée à d'autres lignes de traitement, elle peut tre une installation fixe comme représenté dans les fig. 1 et 2.
Dans ce cas, la barre de serrage 72, ainsi que les montants 73 et 74 sont fixés à demeure et sont actionnés par un seul des vérins 77 ou 78.
Dans la forme de réalisation préférée représentée, la barre de serrage 72 est réalisée en un matériau non ferreux segmenté le long du bord de serrage 85 par des rainures usinées 86 dans lesquelles sont introduites des pièces rapportées 87 égalisant la pression appliquée à un feuillard serré. Les pièces rapportées 87 peuvent tre réalisées en une matière isolante afin d'isoler le bec de serrage 88 par rapport au feuillard et afin d'assurer à la fois une isolation électrique et thermique pour les cisailles fixes 49 et 50, comme décrit ci-après.
Le plateau 70 est porté sur les arbres 71 par l'intermédiaire de coussinets 89 afin d'tre déplaçable par mise en action d'une paire de vérins 90, d'une position de soudage jusqu'à une position de cisaillement, puis de cette position de cisaillement jusque dans une position de retrait et à nouveau jusque dans la position de soudage, comme décrit ci-après. Comme on peut le constater dans les fig. 3 et 6, les vérins 90 ou 90' sont fixés à des profilés en U 92 du bâti principal 2, au mme titre que les supports 93 pour une des extrémités des arbres 71.
D'autre part, les autres extrémités des arbres 71 sont logées dans des logements 94 pratiqués dans l'unité de cisaillement de sortie 59.
Le bec de serrage 88 et 88' de la barre de serrage 72 surplombe le plateau 70 et s'étend mme vers l'intérieur des unités de cisaillement 58 et 59 lorsque les pinces 3 et 4 sont dans la position de soudage représentée à la fig. 3; ceci afin de presser fermement le feuillard contre une barre d'appui de soudure 96 et d'aplatir les extrémités des feuillards avant le soudage. Etant donné que le bec de serrage 88 et les pièces rapportées 87 sont isolés, ces dernières peuvent tre situées à une distance de 0,8 mm du joint de soudure sans qu'il se produise une détérioration électrique ou thermique.
La barre d'appui de soudure 96 est supportée par un logement isolé 97 prévu pour tre déplaçable entre une position inactive et une position active représentées dans les fig. 1 et 3 respectivement lorsqu'on actionne deux vérins élévateurs 98 et 99. Lorsqu'elle est déplacée vers le haut, la barre d'appui 96 est amenée en position et guidée entre les lames fixes 49 et 50. Cette barre d'appui comporte un raccordement à la masse 105 (fig.
1) permettant de l'employer pour n'importe quel procédé de soudage, par exemple un procédé de soudage au tungstène/gaz inerte, le procédé de soudage métal/gaz inerte, le soudage par résistance, le soudage par points, le soudage par projection, le soudage au plasma ou au faisceau électronique. Outre le fait qu'elle supporte les feuillards qui y sont pressés par les pinces 3 et 4 pendant l'opération de soudage, la barre d'appui isolée 96 coopère également avec les pièces rapportées isolantes 87 pour contenir l'arc de soudage et protéger les lames fixes de cisaillement 49 et 50 contre toute chaleur excessive.
Lorsque la barre d'appui 96 est ramenée dans la posait tion inactive après l'opération de soudage, elle ramène en place un couloir 106 pour déchets recevant les rebuts de cisaillement et recouvrant la barre d'appui pour éviter que les rebuts ou déchets métalliques n'endommagent cette barre.
On décrira à présent le fonctionnement de l'installation 1 en se référant aux fig. 7 à 14. Les fig. 7 et 8 représentent l'installation de cisaillement et de soudage de feuillards 1 dans la position de fonctionnement en ligne, les pinces 3 et 4 étant ouvertes, la pince d'entrée 3 occupant la position de cisaillement et la pince de sortie 4 occupant la position de soudage, tandis que le chariot 10 est situé dans une position de retrait en dehors du parcours de la ligne, de façon qu'un feuillard A puisse passer sans obstacle à travers l'installation 1 en se dirigeant vers les différents postes de travail situés en aval et dans lesquels sont effectuées les différentes opérations.
Lorsque l'extrémité arrière 110 du feuillard A se rapproche de l'installation 1, l'opérateur ou un dispositif automatique (non représenté) détermine la longueur du déchet à couper. A ce moment, le feuillard est arrté à la hauteur de la pince de sortie 4 et les vérins 77 et 78 (voir fig. 4-6) sont actionnés pour provoquer l'abaissement de la barre de serrage de sortie 72, afin de fixer le feuillard sur le plateau de serrage de sortie 70 et sur l'unité de cisaillement 59. Ensuite, la pince de sortie 4 est ramenée de la position de soudage représentée à la fig. 9 jusque dans la position de cisaillement de la fig.
10, formant ainsi une ondulation 111 dans le feuillard en assurant un relâchement ou mou suffisant pour le déplacement de retour dans la position de soudage après l'opération de cisaillement.
Un mécanisme de contrôle d'espace libre 112 est prévu entre le plateau de sortie 70 et l'unité de cisaillement 59, afin de localiser exactement les extrémités du feuillard aussi bien dans la position de soudage que dans la position de cisaillement. Comme représenté dans les fig. 9 et 10, le mécanisme de contrôle d'espace libre 112 comprend une lame 113 ayant deux surfaces de jauge
114 et 115 comportant un épaulement 116 entre elles et un vérin à piston 117 pour actionner cette lame.
La lame 113 est déplaçable entre une première position dans laquelle la surface de jauge 114 forme un espace libre entre le plateau de serrage 70 et l'unité de cisaillement 59, afin de localiser l'extrémité 110 du feuillard pour le soudage, ainsi qu'une deuxième position dans laquelle la
surface de jauge 115 est située entre le plateau 70 et l'unité de cisaillement 59, afin de localiser cette extrémité du feuillard dans la position de cisaillement.
Afin de faciliter le mouvement de la pince de sortie 4 de la position de soudage jusque dans la position de cisaillement et vice versa, la barre de serrage 72 étant abaissée, l'unité de cisaillement 59 comporte une plaque à faible friction 118 supportant le côté inférieur de la surface du feuillard au cours du déplacement.
L'extrémité arrière 110 du feuillard A étant maintenue fermement dans la position de cisaillement de la fig.
10, l'assemblage de cisaillement 5 est abaissé et le chariot 10 commence son parcours en travers du feuillard. Dans ce cas, on veille à ce que le patin de guidage 60 fasse pénétrer la charge dans la plaque ou les prolongements des lames de cisaillement 61 (fig. 11), afin d'aligner les lames de cisaillement 45 avec les lames fixes 49 et 50, tout en assurant une séparation entre ces lames fixes.
Lorsque le chariot 10 traverse le feuillard, les lames 45 sectionnent une découpe de déchet du feuillard, qui est déposée dans le couloir 106. Le patin de guidage 60 vient prendre ce déchet pour le diriger vers ce couloir.
Au terme du cycle de cisaillement de sortie, le vérin élévateur 52 élève l'assemblage de cisaillement 5, tandis que le moteur 35 ramène le chariot 10 au point de départ ou dans la position de retrait. Ensuite, la pince de sortie de l'installation, comme représenté à la fig. 12, exposant ainsi tout le tranchant de l'unité de cisaillement de sortie 59, de façon que toute longueur désirée de l'extrémité avant 121 d'un nouveau feuillard B à cisailler puisse ressortir au-delà de la pince d'entrée 3. La pince d'entrée 3 est alors fermée fermement pour serrer le nouveau feuillard B sur l'unité de cisaillement d'entrée 58 et le chariot 10 traverse à nouveau les lames fixes 49 et 50, les lames mobiles 45 étant abaissées au niveau de la passe afin de sectionner l'extrémité avant du feuillard B et de déposer le déchet dans le couloir 106.
La pince d'entrée 3 et la pince de sortie 4 sont alors actionnées pour déplacer les extrémités 110 et 121 des feuillards jusque dans la position de soudage représentée à la fig. 13. La localisation exacte des deux pinces est déterminée par des mécanismes distincts de contrôle d'espace libre 112 dont un seul est représenté. Comme on le comprend aisément, les extrémités des feuillards peuvent à volonté se chevaucher, tre placées bout à bout ou écartées l'une de l'autre.
Les extrémités des feuillards étant dans la position de soudage, la barre d'appui 96 est élevée pour presser les extrémités des feuillards contre les becis de serrage 88 des pinces 3 et 4 et ainsi aplatir les extrémités des feuillards avant l'assemblage. Ensuite, l'assemblage de soudage 6 est abaissé dans la position de soudage, I'assemblage de cisaillement 5 étant soulevé (fig. 14), le chariot 10 circulant en travers des feuillards en se dirigeant vers sa position initiale de départ en soudant les extrémités des feuillards ensemble au cours de la passe.
Lorsque la soudure est effectuée, l'assemblage de soudage 6 est élevé, puis les pinces 3 et 4 sont ouvertes et ramenées dans leur position initiale de départ illustrée aux fig. 7 et 8, permettant ainsi aux barres de serrage 72 de pivoter et aux montants 73 d'tre abaissés pour le retrait du feuillard lorsque l'installation est montée sur roues, de façon qu'elle puisse tre déplacée vers une deuxième ligne de traitement. Lorsque l'installation est fixe par contre, les pinces 3 et 4 sont simplement ramenées dans leur position ouverte et la barre d'appui 96 abaissée.
Les pinces décrites sont donc utilisées comme tampons de pression pour le cisaillement, ainsi que comme pinces de retenue afin de déplacer les extrémités cisaillées vers la position de soudage, tout en maintenant ces extrémités cisaillées en alignement parfait au cours de l'opération de soudage.
Les pinces décrites accrochent l'extrémité arrière du feuillard de sortie au cours du cisaillement et du soudage, cette extrémité arrière étant déplacée de la position de soudage à la position de cisaillement pour assurer une flexion suffisante du feuillard en vue de le ramener dans la position de soudage après l'opération de cisaillement et de la position de cisaillement à une position de retrait pour permettre le sectionnement d'une longueur non limitée à l'extrémité d'un feuillard d'entrée.
En se référant à présent à la forme de réalisation des fig. 15 et 16, le chariot 130 de l'appareil combiné 131 de cisaillement et de soudage de feuillards supporte, d'une manière pivotante, deux bras 132 disposés entre ses extrémités, tout comme dans les formes de réalisation des fig. 1 et 3. De mme, tout comme dans les formes de réalisation des fig. 1 et 7, deux lames rotatives 133 sont montées entre une des extrémités des bras 132, afin d'effectuer des mouvements de levée et de descente autour du pivot 134 lors du fonctionnement d'un assemblage hydraulique à piston-cylindre 135, dont le cylindre 136 est articulé en 137 sur le chariot 130, tandis que la tige 138 est reliée aux bras 132. en 139.
D'autre part, les autres extrémités des bras 132 supportent une électrode ou un chalumeau de soudage 140 de façon que, lorsque l'assemblage à piston-cylindre 135 est mis en action pour soulever les lames rotatives 133 hors du niveau du feuillard, le chalumeau de soudage 140 soit abaissé en position et vice versa.
Le chariot 130 est supporté par plusieurs roues 141 en acier trempé en prise avec un rail soudé 142 en vue d'effectuer un mouvement transversal de va-et-vient en travers d'une paire de feuillards E et E. Au cours de ce mouvement les feuillards sont tout d'abord cisaillés, pnis soudés tout en étant fermement serrés en position par deux pinces 143 et 144 représentées schématiquement.
Les pinces 143 et 144, peuvent tre d'un type analogue aux pinces 3 et 4 décrites ci-dessus et serrent les feuillards E et F dont les extrémités ressortent au-delà de deux lames fixes 145 et 146 supportées par deux unités de cisaillement fixes 147 et 148 coopérant avec les lames rotatives 133 pour cisailler les extrémités des feuillards parallèlement l'une à l'autre au cours de l'opération de cisaillement. On prévoit également une barre d'appui 149 destiiiée à tre soulevée entre les lames fixes de cisaillement 145 et 146, afin de presser fermement les ex trémités des feuillards contre les becs de serrage 155 et 156 pendant l'opération de soudage.
Lorsque les extrémités des feuillards sont soudées ensemble, il se forme, au joint soudé, un cordon qui, s'il n'est pas enlevé, peut gner certaines opérations de formage subséquentes tels que estampage ou matriçage.
Ce cordon peut également détériorer l'équipement de formage. Une méthode en vue de résoudre ce problème consiste à employer des cylindres à planer (non représentés) à l'endroit du chalumeau de soudage 140 ou portés par un chariot séparé en vue de lisser le joint après le soudage. Une autre méthode illustrée dans la forme de réalisation des fig. 15 et 16 consiste à prévoir un outil de découpage d'ébarbage du cordon 157, afin d'enlever la partie supérieure du cordon du joint soudé, de façon que la soudure finie soit affleurante aux surfaces supérieures des feuillards.
Comme représenté dans les figures, le support 158 de l'outil de découpage 157 est fixé aux bras 132 adjacents au chalumeau de soudage 140, de façon que l'outil de découpage soit automatiquement relevé et abaissé en place avec le chalumeau de soudage, évitant ainsi la nécessité de devoir localiser indépendamment l'outil de découpage. I1 est toutefois entendu que l'outil 157 de découpage du cordon pourrait tre monté sur le chariot 130 pour tre actionné indépendamment du chalumeau de soudage 140. Il pourrait également tre éventuellement monté sur son propre chariot.
Afin de localiser l'outil de découpage 157 par rapport aux surfaces supérieures des feuillards E et F, deux rouleaux 160 et 161 sont montés sur le support 158 pour venir s'engager sur des surfaces usinées 162 et 163 prévues sur les barres de serrage 164 et 165. Etant donné que ces surfaces usinées 162 et 163 sont toujours situées à une distance fixe des surfaces supérieures des feuillards métalliques ou en matière synthétique lorsque les barres de serrage 164 et 165 viennent s'y engager, l'outil de découpage 157 est également situé à une distance fixe de ces surfaces supérieures, les rouleaux 160 et 161 entrant en contact avec ces surfaces usinées 162 et 163, comme décrit précédemment.
Lors de l'opération, lorsque les feuillards E et F sont serrés, les lames rotatives 133 sont abaissées dans la position représentée en traits discontinus à la fig. 15, provoquant ainsi automatiquement le retrait du chalumeau de soudage 140 et de l'outil de découpage 157, tandis que le chariot 130 circule en travers des feuillards E et
F de l'avant à l'arrière ou inversement et, au cours de ce mouvement, les lames rotatives 133 coopèrent avec les lames fixes 145 et 146 pour sectionner un déchet des feuillards. Ensuite, les lames rotatives 133 sont retirées du niveau des feuillards, tandis que le chalumeau de soudage 140 et l'outil de découpage 157 sont amenés automatiquement en place.
Ensuite, l'un ou l'autre des assemblages de serrage 143 et 144 est déplacé sur une distance prédéterminée afin d'assurer l'espace libre désiré entre les extrémités des feuillards, tandis que la barre d'appui 149 est soulevée pour tre amenée en place, après quoi le chariot 130 est déplacé en sens inverse pour effectuer la soudure du joint et l'enlèvement de la partie supérieure du cordon, de façon que la soudure finie soit affleurante aux surfaces supérieures des feuillards. Au cours de ce soudage et de cet enlèvement d'une partie du cordon, outre le fait qu'elle sert d'électrode inférieure, la barre d'appui 149 agit également contre la pression exercée sur les feuillards par l'outil de découpage.
Bien qu'un simple outil de découpage 157 soit illustré, il est entendu que d'autres types d'outils d'en, lève- ment de métal tels que des fraiseuses ou des outils à plusieurs coupes et analogues peuvent tre montés sur le support 157, en particulier lorsqu'il y a une agglomération excessive de matière de soudage devant tre enlevée du joint soudé. Toutes les différentes formes de réalisation de l'installation de cisaillement et d'assemblage de feuillards décrit ci-dessus comprennent un appareil de soudage de l'un ou l'autre type prévu pour assembler des extrémités de feuillards après le cisaillement. Toutefois, on pourrait éventuellement prévoir des rouleaux appliquant simplement une force de compression en vue de réaliser un joint mécanique au lieu d'un joint soudé entre ces extrémités de feuillards.
D'après la description ci-dessus, il est évident que le procédé et l'installation décrits sont très efficaces pour former rapidement et économiquement un joint de feuillards à haute résistance quel q
Process for joining the ends of two strips
and installation for its implementation
The present invention relates to a method and an installation for joining the ends of two strips which may be made of metal, plastic or coated metal.
This process is characterized by the fact that one of the strips is clamped in the welding position, the strip is moved clamped in the shearing position thus forming a corrugation in the strip, ensuring sufficient slack to allow it to return to the position. welding after the shearing operation, the strip is sheared, the other strip is clamped in the shearing position, this other strip is sheared, the two strips are brought together in the welding position and the ends of these strips are welded together .
This process makes it possible to quickly and economically produce a high-strength strip joint, whatever the conditions or the state of the ends of the strips, while using a minimum quantity of material for the production of the joint.
The subject of the invention is also an installation for implementing the method which is characterized in that it comprises a frame, two strip clamps mounted on this frame and movable towards one another and the 'one away from the other between a welding position and a shearing position for the strips thus tightened, two fixed shear blades located in this shearing position, a movable shear assembly, a device ensuring the mobility of this shearing assembly with a view to transverse displacement across the strips in this shearing position, the mobile shearing assembly comprising blades mounted so as to be displaceable in a position for which the blades cooperate with the fixed shear blades ,
in order to cut a strip during this transverse movement, a welding assembly, a device ensuring the mobility of this welding assembly in order to move it in the same transverse path as this mobile shear assembly, in order to assemble these strips together when in the welding position.
The appended drawing illustrates, by way of example, three embodiments of an installation according to the invention and a diagram illustrating the method.
Fig. 1 is a longitudinal partial vertical section of a first embodiment of the installation.
Fig. 2 is a transverse vertical section taken along line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is a transverse vertical section of a second embodiment.
Fig. 4 is an enlarged end elevational view of one of the shearing and welding clamps.
Fig. 5 is a top plan view of the clamp of FIG. 4.
Fig. 6 is a front elevational view of this clamp.
Figs. 7-14 are diagrams progressively showing the various steps followed during the shearing and the assembly of the ends of the strips during the implementation of the method.
Figs. 15 and 16 are a partial side elevation and a transverse vertical section, respectively, of a third embodiment of the shearing and welding installation, FIG. 16 being taken along line 16-16 of FIG. 15.
Referring to Figs. 1 and 2, a strip assembly plant comprises a main frame 2, on which is mounted a pair of clamps 3 and 4, a shear assembly 5 and a welding assembly 6. The main frame 2 is fixed, as shown. in FIGS. 1 and 2, or in a variant, it can be carried by wheels 7 guided by rails 8 (see FIG. 3) in order to allow it to be moved between two or more strip processing lines. Furthermore, the installation illustrated in FIG. 3 is similar to that illustrated by FIGS. 1 and 2 and, consequently, the same reference numerals followed by the symbol (') are used to designate the same parts.
The shear assembly 5 and the welding assembly 6 are mounted on a single carriage 10 located above the clamps 3 and 4, in order to effect a transverse movement over the strips to be processed. The frame 1 1 of the carriage is made of steel, preferably cast steel in two parts, namely an upper part 12 and a lower part 13, each comprising flanges 14 folded outwards and fixed together by clamps not shown. To each of the parts 12 and 13 of the frame of the carriage, are fixed four grooved wheels 18 in hardened steel, rotating on shafts 19 mounted in bearings 20.
The wheels 18 run on two welded rails 25 carried by a pair of fixed spacers 26 shown in solid lines in FIG. 1, as well as by a tie rod 27 allowing, the installation 1, when it is mounted on wheels as shown in the embodiment of FIG. 3, to be moved from the strip line onto an adjacent line and vice versa, so that a single strip assembly installation can be used for two or more processing lines. As an alternative, one could use two pairs of spacers 26 (one at each end of the rails), in particular when the installation 1 is intended to become a permanent installation.
The distance separating the flanges 14 from the parts 12 and 13 of the frame can be varied at will by inserting shims 30 between these flanges. These wedges impose an appropriate preliminary load on the carriage 10, thus eliminating, between the wheels 18 of the carriage and the guide rails 25, any play which may alter the precision required for the shearing and welding operations. The drive of the carriage 10 along the guide rails 25 is achieved by a carriage drive screw 31 engaged in the thread of a nut 32 carried by the carriage 10. This screw is carried at its ends by bearings 33 and 34, and it is driven in either direction by a reversible motor 35 mounted on the fixed spacer 26 and connected to this drive screw by a coupling 37.
The shear assembly 5 comprises a main support 40 hinged to a portion 41 of the carriage 10 forming a downward projection, for example by means of a pivot 42 and a pad 43. The main support 40 comprises a frame 44. of the yoke type supporting a pair of cutting blades 45 between which is deposited a spacer 46 fixed at 47 to a shaft 48 supported by radial and stop bearings 51 arranged in the support frame 44. The cutting blades 45 are designed to be raised above and lowered to the shear level of the strips, the level at which the cutting blades 45 pass between two fixed shear blades 49 and 50 during operation of a shear control jack 52 mounted on journals 53 in the lower part 13 of the frame.
The actuating rod 54 of the jack 52 is articulated on the main support 40, at 55.
The fixed shear blades 49 and 50 are carried by supports 56 and 57 forming part of the shear units 58 and 59 carried by the main frame 1. The spacing and alignment between the fixed shear blades 49 and 50 relative to the blades 45 mounted on the carriage are provided such that when the carriage 10 is moved towards the cutting edges of the fixed blades, while the shear assembly S is lowered to the level of the pass of the strips, the blades 45 come to be accommodated between the fixed shear blades.
However, there are cases where, due to a play existing in the pivot assembly 42 between the main support 40 and the carriage 10 or for other reasons, there is a slight offset between the movable blades 45 and the fixed blades 49 and 50, which gives rise to heavy wear or even to chipping or even breaking of the shear blades.
In order to completely eliminate this off-centering, the main support 40 has a guide shoe 60 adjacent to the cutting blades 45, coming to be received between the fixed shear blades 49 and 50 of the extensions 61 of the shear blades to serve as a guide for the movable blades 45, while also maintaining the appropriate t spacing between these fixed shear blades.
The level to which the shear assembly S can be lowered is limited by an adjustable screw 64 carried by the main support 40 on which the base of the carriage 10 abuts. This screw 64 is screwed into a threaded hole 65 made in this support. main 40 and emerging upwards. Consequently, it is very simple to adjust exactly the desired degree of positive or negative play between the movable blades 45 and the fixed blades 49 and 50 depending on the type and thickness of the strip to be sheared. I1 in fact suffices to loosen a locknut 63 and to turn the screw 64 to bring it into the chosen position.
Adjustment of the screw 64 is also necessary after each resharpening of the cutting blades 45 or when the latter are practically worn.
On the carriage 10, near the shear assembly 5, is also mounted the welding assembly 6 which is constituted by a torch 66 for arc welding. As a variant, this welding assembly can also consist of a welding wheel, spot welding electrodes, on-the-fly or bead welding equipment or else by a gas welding device, for example a device. edge-to-edge spark welding, depending on the type of weld desired. Since the shear assembly 5 and the welding assembly 6 are mounted on the same carriage 10, the perfect alignment of the welding equipment with the sheared edges of the strips to be assembled is ensured.
In addition, only one workstation (instead of two) is necessary to perform both shearing and welding operations, resulting in a significant reduction in the dimensions and cost of the installation. However, it is obvious that the shear assembly S and the welding assembly 6 could possibly be mounted on separate carriages. In addition, other equipment could also be mounted on the same carriages or on separate carriages, including a leveling or grinding machine.
The strips to be assembled are tightened by means of the clamps 3 and 4 both during shearing operations and during welding operations. Since the grippers 3 and 4 are of substantially identical structure, only the output gripper 4 will be described in detail. As clearly shown in Figs. 4-6, the clamp 4 comprises on the one hand a plate 70 mounted to perform a horizontal movement along two support shafts 71 spaced laterally from each other and on the other hand a clamping bar 72 mounted to perform a vertical displacement towards and away from the plate 70. This clamping bar 72 is carried by two uprights 73 and 74 passing through openings 75 made in the plate 70, and supported by sockets 76.
The uprights 73 and 74 are raised and lowered by the operation of respective jacks 77 and 78 mounted on the plate 70, by means of brackets 79 and 80.
The actuating rods 81 and 82 of these jacks are coupled to the respective uprights.
A pivot assembly 3 is provided between one of the uprights 74 and the clamping bar 72, while a removable locking assembly 84 is provided between the other upright 73 and this clamping bar 72; this to allow the latter to rotate about 600 in the direction of arrow 85 (fig. 6) from the position shown, the upright 73 being lowered out of the way, so that the strip can be raised and that the entire installation 1 can be removed and moved to another processing line when it is mounted on wheels as shown in the embodiment of FIG. 3. However, if the installation 1 does not have to be brought to other treatment lines, it can be a fixed installation as shown in FIGS. 1 and 2.
In this case, the clamping bar 72, as well as the uprights 73 and 74, are permanently fixed and are actuated by only one of the jacks 77 or 78.
In the preferred embodiment shown, the clamping bar 72 is made of a non-ferrous material segmented along the clamping edge 85 by machined grooves 86 into which inserts 87 are inserted equalizing the pressure applied to a clamped strip. The inserts 87 can be made of an insulating material in order to insulate the clamping nose 88 with respect to the strip and in order to ensure both electrical and thermal insulation for the fixed shears 49 and 50, as described below. .
The plate 70 is carried on the shafts 71 by means of bearings 89 so as to be movable by actuation of a pair of jacks 90, from a welding position to a shearing position, then from this position. shear position back to a retracted position and again to the weld position, as described below. As can be seen in Figs. 3 and 6, the jacks 90 or 90 ′ are fixed to U-shaped sections 92 of the main frame 2, in the same way as the supports 93 for one of the ends of the shafts 71.
On the other hand, the other ends of the shafts 71 are housed in housings 94 made in the output shear unit 59.
The clamping nose 88 and 88 'of the clamping bar 72 overhangs the plate 70 and even extends towards the interior of the shear units 58 and 59 when the clamps 3 and 4 are in the welding position shown in FIG. . 3; this in order to firmly press the strip against a weld backing bar 96 and to flatten the ends of the strips before welding. Given that the clamping nose 88 and the added parts 87 are insulated, the latter can be located at a distance of 0.8 mm from the weld joint without any electrical or thermal deterioration occurring.
The weld support bar 96 is supported by an insulated housing 97 designed to be movable between an inactive position and an active position shown in FIGS. 1 and 3 respectively when two lifting jacks 98 and 99 are actuated. When it is moved upwards, the support bar 96 is brought into position and guided between the fixed blades 49 and 50. This support bar comprises a connection to ground 105 (fig.
1) Allowing it to be used for any welding process, for example, tungsten / inert gas welding process, metal / inert gas welding process, resistance welding, spot welding, spot welding projection, plasma or electron beam welding. Besides the fact that it supports the strips which are pressed there by the clamps 3 and 4 during the welding operation, the insulated support bar 96 also cooperates with the insulating inserts 87 to contain the welding arc and protect the fixed shear blades 49 and 50 against excessive heat.
When the support bar 96 is returned to the inactive position after the welding operation, it brings back into place a waste corridor 106 receiving the shear scraps and covering the support bar to prevent scrap or metal waste do not damage this bar.
The operation of the installation 1 will now be described with reference to FIGS. 7 to 14. Figs. 7 and 8 show the installation of shearing and welding of strips 1 in the in-line operating position, the clamps 3 and 4 being open, the input clamp 3 occupying the shearing position and the output clamp 4 occupying the welding position, while the carriage 10 is located in a retracted position outside the path of the line, so that a strip A can pass without obstacle through the installation 1 while moving towards the different workstations located downstream and in which the various operations are carried out.
When the rear end 110 of the strip A approaches the installation 1, the operator or an automatic device (not shown) determines the length of the waste to be cut. At this moment, the strip is stopped at the height of the output clamp 4 and the jacks 77 and 78 (see fig. 4-6) are actuated to cause the lowering of the output clamping bar 72, in order to fix the strip on the output clamping plate 70 and on the shearing unit 59. Then, the output clamp 4 is returned from the welding position shown in FIG. 9 up to the shearing position of fig.
10, thereby forming a corrugation 111 in the strip providing sufficient slack or slack for the return movement to the welding position after the shearing operation.
A clearance control mechanism 112 is provided between the output plate 70 and the shearing unit 59, in order to locate exactly the ends of the strip both in the weld position and in the shear position. As shown in fig. 9 and 10, the headspace control mechanism 112 includes a blade 113 having two gauge surfaces
114 and 115 comprising a shoulder 116 between them and a piston cylinder 117 for actuating this blade.
The blade 113 is movable between a first position in which the gauge surface 114 forms a free space between the clamping plate 70 and the shear unit 59, in order to locate the end 110 of the strip for welding, as well as a second position in which the
gauge surface 115 is located between plate 70 and shear unit 59, in order to locate that end of the strip in the shear position.
In order to facilitate movement of the output clamp 4 from the welding position to the shear position and vice versa, with the clamp bar 72 lowered, the shear unit 59 has a low friction plate 118 supporting the side. lower part of the strip surface during movement.
The rear end 110 of the strip A being held firmly in the shear position of FIG.
10, the shear assembly 5 is lowered and the carriage 10 begins to travel across the strip. In this case, it is ensured that the guide shoe 60 makes the load penetrate into the plate or the extensions of the shear blades 61 (fig. 11), in order to align the shear blades 45 with the fixed blades 49 and 50, while ensuring separation between these fixed blades.
When the carriage 10 passes through the strip, the blades 45 cut a cutout of waste from the strip, which is deposited in the passage 106. The guide shoe 60 takes this waste to direct it towards this passage.
At the end of the exit shear cycle, the lift cylinder 52 lifts the shear assembly 5, while the motor 35 returns the carriage 10 to the starting point or to the withdrawn position. Then, the installation output clamp, as shown in fig. 12, thereby exposing the entire cutting edge of the output shear unit 59, so that any desired length of the leading end 121 of a new strip B to be sheared can protrude past the input clamp 3. The input clamp 3 is then closed firmly to clamp the new strip B on the input shear unit 58 and the carriage 10 passes through the fixed blades 49 and 50 again, the movable blades 45 being lowered to the level of the pass in order to cut the front end of the strip B and deposit the waste in the corridor 106.
The input gripper 3 and the output gripper 4 are then actuated to move the ends 110 and 121 of the strips into the welding position shown in FIG. 13. The exact location of the two clamps is determined by separate free space control mechanisms 112, only one of which is shown. As can easily be understood, the ends of the strips can overlap at will, be placed end to end or separated from one another.
The ends of the strips being in the welding position, the support bar 96 is raised to press the ends of the strips against the clamping noses 88 of the clamps 3 and 4 and thus flatten the ends of the strips before assembly. Next, the welding assembly 6 is lowered into the welding position, with the shear assembly 5 being lifted (Fig. 14), the carriage 10 traveling through the strips heading to its initial starting position by welding the strips. ends of the straps together during the pass.
When the weld is performed, the weld assembly 6 is raised, then the clamps 3 and 4 are opened and returned to their initial starting position illustrated in Figs. 7 and 8, thus allowing the clamping bars 72 to pivot and the uprights 73 to be lowered for the removal of the strip when the installation is mounted on wheels, so that it can be moved to a second processing line. When the installation is fixed on the other hand, the clamps 3 and 4 are simply returned to their open position and the support bar 96 lowered.
The clamps described are therefore used as pressure pads for the shear, as well as as retaining clamps in order to move the sheared ends to the welding position, while keeping these sheared ends in perfect alignment during the welding operation.
The grippers described hook the rear end of the output strip during shearing and welding, this rear end being moved from the weld position to the shear position to ensure sufficient flexing of the strip to return it to the position. welding after the shearing operation and from the shear position to a retracted position to allow cutting of an unrestricted length at the end of an entry strip.
Referring now to the embodiment of Figs. 15 and 16, the carriage 130 of the combined strip shearing and welding apparatus 131 pivotally supports two arms 132 disposed between its ends, as in the embodiments of FIGS. 1 and 3. Likewise, just as in the embodiments of FIGS. 1 and 7, two rotary blades 133 are mounted between one of the ends of the arms 132, in order to perform lifting and lowering movements around the pivot 134 during the operation of a hydraulic piston-cylinder assembly 135, including the cylinder 136 is articulated at 137 on the carriage 130, while the rod 138 is connected to the arms 132. at 139.
On the other hand, the other ends of the arms 132 support a welding electrode or torch 140 so that when the piston-cylinder assembly 135 is actuated to lift the rotating blades 133 out of the level of the strip, the welding torch 140 is lowered into position and vice versa.
The carriage 130 is supported by a plurality of hardened steel wheels 141 engaged with a welded rail 142 for the purpose of effecting a transverse reciprocating movement across a pair of strips E and E. During this movement the strips are first of all sheared, penis welded while being firmly clamped in position by two clamps 143 and 144 shown schematically.
The clamps 143 and 144 can be of a type similar to the clamps 3 and 4 described above and clamp the strips E and F whose ends protrude beyond two fixed blades 145 and 146 supported by two fixed shearing units 147 and 148 cooperating with the rotary blades 133 to shear the ends of the strips parallel to each other during the shearing operation. Also provided is a support bar 149 intended to be lifted between the fixed shear blades 145 and 146, in order to firmly press the ends of the strips against the clamping jaws 155 and 156 during the welding operation.
When the ends of the strips are welded together, a bead is formed at the welded joint which, if not removed, may interfere with certain subsequent forming operations such as stamping or die-forging.
This bead can also damage forming equipment. One method of solving this problem is to use leveling rolls (not shown) at the location of the welding torch 140 or carried by a separate carriage to smooth the joint after welding. Another method illustrated in the embodiment of Figs. 15 and 16 is to provide a bead deburring cutting tool 157, in order to remove the upper part of the bead from the welded joint, so that the finished weld is flush with the upper surfaces of the strips.
As shown in the figures, the holder 158 of the cutting tool 157 is attached to the arms 132 adjacent to the welding torch 140, so that the cutting tool is automatically raised and lowered into place with the welding torch, avoiding thus the need to have to independently locate the cutting tool. However, it is understood that the tool 157 for cutting the bead could be mounted on the carriage 130 to be actuated independently of the welding torch 140. It could also possibly be mounted on its own carriage.
In order to locate the cutting tool 157 relative to the upper surfaces of the strips E and F, two rollers 160 and 161 are mounted on the support 158 to come into engagement on machined surfaces 162 and 163 provided on the clamping bars 164 and 165. Since these machined surfaces 162 and 163 are always located at a fixed distance from the upper surfaces of the metal or synthetic strips when the clamping bars 164 and 165 come into engagement, the cutting tool 157 is also located at a fixed distance from these upper surfaces, the rollers 160 and 161 contacting these machined surfaces 162 and 163, as previously described.
During the operation, when the strips E and F are tightened, the rotary blades 133 are lowered into the position shown in broken lines in FIG. 15, thereby automatically causing the withdrawal of the welding torch 140 and the cutting tool 157, while the carriage 130 travels through the strips E and
F from front to rear or vice versa and, during this movement, the rotary blades 133 cooperate with the fixed blades 145 and 146 to cut a waste from the strips. Then, the rotating blades 133 are withdrawn from the level of the strips, while the welding torch 140 and the cutting tool 157 are automatically brought into place.
Then, one or the other of the clamping assemblies 143 and 144 is moved a predetermined distance in order to ensure the desired free space between the ends of the strips, while the support bar 149 is raised to be brought up. in place, after which the carriage 130 is moved in the reverse direction to perform the weld of the joint and the removal of the top of the bead, so that the finished weld is flush with the upper surfaces of the strips. During this welding and this removal of a part of the bead, besides the fact that it serves as a lower electrode, the support bar 149 also acts against the pressure exerted on the strips by the cutting tool.
Although a simple cutting tool 157 is illustrated, it is understood that other types of metal lifting tools such as milling machines or multi-cut tools and the like can be mounted on the holder. 157, in particular when there is an excessive agglomeration of welding material to be removed from the welded joint. All of the various embodiments of the shearing and strip joining plant described above include welding apparatus of one or the other type provided for joining strip ends after shearing. However, it would possibly be possible to provide rollers simply applying a compressive force in order to produce a mechanical seal instead of a welded joint between these strip ends.
From the above description, it is evident that the described method and plant is very effective in quickly and economically forming a high strength strip joint no matter what.