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Procédé et installation pour la réparation d'éléments de construction métalliques
La présente invention concerne un procédé et une installation pour la réparation d'éléments de construction métalliques, tubulaires, comportant à leurs deux extrémités, des surfaces d'appui de référence et des organes mâles et femelles d'assemblage, ces éléments étant destinés à être assemblés à d'autres éléments analogues par venue en appui des surfaces d'appui respectives et verrouillage en traction par les organes d'assemblage mâles et femelles traversées par des broches.
De tels éléments de construction sont destinés à être assemblés les uns aux autres en prenant appui sur leur surface d'appui, en étant serrés par des assemblages à organes mâle et femelle de type alésage munis d'un platelage sur la face intérieure ou la face extérieure de l'élément de l'alésage et d'éclisses sur la face extérieure et la face intérieure de l'extrémité correspondante d'un élément.
De tels assemblages sont soumis à de fortes contraintes alternées, dans le cas d'assemblages servant de mât de grue.
Or, ces contraintes alternées n'affectent pas les surfaces d'appui des éléments les uns contre les autres mais les alésages des goujons de blocage. Ces alésages se déforment, s'agrandissent et s'usent.
Or, cette usure se traduit par du jeu entre les deux surfaces d'appui homologues de deux éléments successifs.
Lorsque les alésages des organes d'assemblage décrits ci-dessus ont subit un certain nombre de montages et démontages et que l'ensemble assemblé a été soumis aux multiples contraintes alternées qui se produisent pendant le fonctionnement et la manoeuvre de l'assemblage (par exemple le mât d'une grue) il y a matage et écrouissage des surfaces des alésages qui s'agrandissent et se déforment. L'assemblage n'est alors plus serré et les éléments, soumis à des couples, pivotent les uns par rapport aux autres, c'est-à-dire que certaines surfaces d'appui sont en compression alors que d'autres ne sont plus chargées et s'écartent.
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A l'extrémité de la grue cela correspond à un jeu relativement important entraînant un déplacement de la grue pouvant atteindre jusqu'à 2 mètres. Or, un tel déplacement d'extrémité supérieure du mât de la grue, à l'endroit où se trouve la cabine du conducteur, n'est pratiquement pas acceptable à la fois pour des raisons de confort et de précision des manoeuvres de la grue et pour des raisons de sécurité.
Il est déjà connu de remédier à de tels inconvénients en dessoudant les organes d'assemblage mâles et femelles (platelage/éclisse) pour souder de nouveaux organes à la place des anciens et réutiliser les éléments ainsi rénovés.
Mais, un tel travail est relativement compliqué et surtout son coût important enlève tout intérêt à une telle réparation. Les utilisateurs préfèrent acheter des éléments nouveaux.
L'une des difficultés de l'opération de dessoudage et de ressoudage évoquée ci-dessus réside également dans la taille et le poids des éléments qui sont difficiles à manoeuvrer. Cela complique d'autant la mise en place précise des nouveaux organes d'assemblage mâles et femelles.
Une autre solution consiste à démonter les éléments qui sont parfois constitués de panneaux ou de faces identiques, assemblés pour former la structure prismatique d'un élément. Mais un tel démontage qui aboutit certes à des éléments plans et non plus tridimensionnels, par ailleurs de poids très réduit par rapport à celui de l'élément complet, sont plus faciles à manoeuvrer mais les travaux de démontage sont délicats car il faut que l'assemblage de nouveau réalisé soit aux cotes, à la fois pour l'assemblage lui-même et pour la position des alésages des organes d'assemblage mâles et femelles.
La pratique a montré que cette solution a priori séduisante, était beaucoup plus compliquée à mettre en oeuvre que la première solution décrite ci-dessus, de sorte que ni l'une ni l'autre ne conviennent pour une rénovation économique d'éléments tubulaires de construction métallique, notamment d'éléments de mât de grue de chantier.
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La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer des moyens permettant de réparer des éléments de construction tubulaires en refaisant les alésages des organes d'assemblage femelles et mâles usés sans démontage des éléments, pour que ceux-ci possèdent de nouveau un dimensionnement parfait, évitant les jeux et dont le coût de mise en oeuvre ne représente qu'une fraction réduite du coût d'un élément.
A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus, caractérisé en ce que pour chaque organe d'assemblage : - on nettoie l'orifice de l'alésage usé pour enlever les sa- letés et la couche de métal écroui ainsi que les surfaces bordant l'entrée et la sortie de l'alésage, - on recharge l'orifice par soudage à l'excès au-delà de la dimension nominale de l'alésage, - on positionne l'élément pour que sa surface d'appui de ré- férence associée à l'organe d'assemblage vienne en appui sur un organe d'appui, on bloque l'élément contre l'organe d'appui au niveau de l'organe d'assemblage, - on détermine la position de l'axe de l'alésage de l'organe d'assemblage à réaliser par rapport à des surfaces de réfé- rence de l'élément, - on usine l'alésage suivant l'axe ainsi déterminé.
La réparation des alésages d'un élément de construction tubulaire sans démontage de l'élément, se fait non seulement en dépouillant les alésages usés de toutes les parties gênantes, fragiles ou susceptibles de le devenir, mais par un rechargement au-delà de la position prévisible de l'alésage, permet d'avoir une surface rechargée pour un usinage.
Comme il s'agit d'un usinage dans une surface rechargée, nécessairement irrégulière puisque obtenue par des passes de soudage, il est particulièrement avantageux de faire d'abord un usinage grossier, pour enlever les parties principales en excès du rechargement puis de passer à l'usinage de précision.
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Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, l'usinage comprend : - un dégrossissage par un fraisage épicycloïdal de l'orifice pour l'alésage, - un fraisage de finition de l'alésage.
Dans un certain cas, - l'organe d'assemblage mâle est un platelage muni d'un alé- sage au-dessus de la surface d'appui, - l'organe d'assemblage femelle est une double éclisse dépas- sant de la surface d'appui pour que l'alésage soit au-delà de la surface d'appui.
De manière très avantageuse, par déplacement relatif de la table d'usinage et de l'outil, on usine les organes d'assemblage de l'extrémité d'une même face de l'élément sans déplacer l'élément, ses surfaces d'appui restant bloquées.
Ce mouvement relatif, en général le déplacement de la table par rapport à l'outil de la machine, permet de conserver l'élément fixé sur les organes d'appui pour ne pas avoir à chaque opération, à faire le positionnement de cet élément par rapport aux organes d'appui et aux butées de positionnement, ce qui se répercute de manière très favorable sur la précision de l'usinage et sa rapidité d'exécution.
Dans le cas très général d'un élément de construction dont il faut réparer les organes d'assemblage aux deux extrémités : - on usine les organes d'assemblage d'une même extrémité en tournant l'élément : - on débloque l'élément des organes d'appui, - on tourne l'élément d'une fraction de tour pour positionner d'autres organes d'assemblage de l'élément dans les organes d'appui, - on bloque les surfaces d'appui de l'élément sur les organes d'appui, - on détermine la position de l'axe de l'alésage par rapport à des surfaces de référence de l'élément, - on usine les alésages.
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Après cet usinage des organes d'assemblage d'une extrémité, on retourne l'élément pour positionner l'autre extrémité en position d'usinage et on procède comme pour la première extrémité de l'élément.
Suivant une autre caractéristique avantageuse : - pour un élément prismatique formé d'un treillis à cornières constituant des surfaces de références de l'élément, dont les faces sont bordées par les cornières, - on détermine la seconde direction de référence de la face de l'élément à laquelle appartient l'organe d'assemblage (la première direction étant celle de la surface d'appui de référence de cette face de l'élément), en détectant les bords de la face de l'élément.
L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé, pour réparer les éléments de construction métalliques tubulaires.
Cette installation comprend : A) une cage rotative, d'axe horizontal, portée par des galets de rotation, commandée en rotation et susceptible d'être bloquée en position, cette cage comportant * un berceau de réception pour recevoir un élément en po- sition couchée, horizontale, * des moyens de blocage de l'élément sur le berceau et la cage, pour permettre par rotation, de positionner chaque organe d'assemblage à hauteur d'homme en position hori- zontale ou verticale pour le travail de nettoyage et de rechargement des alésages d'assemblage, B) une machine-outil avec un plateau équipé d'organes d'appui pour recevoir les extrémités d'un élément à réparer, en position précise, bloquée au niveau des organes d'assemblage à usiner, C)
des moyens de levage et de manutention pour transporter l'élément de grue dans le berceau de la cage rotative puis du berceau sur le plateau de la machine-outil ainsi que pour soulever et tourner l'élément et changer sa position pour effectuer les différents usinages.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, la cage rotative se compose de
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- deux anneaux circulaires formant des chemins de roulement, reliés par des barres d'écartement et galets de roulement et d'entraînement associés à chaque arceau pour faire tourner la cage, - deux éléments de réception à branches radiales avec des ap- puis en cornière pour recevoir l'élément par deux de ses arêtes ainsi que des dispositifs de serrage et de blocage réglables, dans des positions homologues aux deux éléments de réception pour tenir et serrer la ou les autres arêtes de l'élément.
Il est particulièrement important que pour les travaux précis et délicats de rechargement, le soudeur puisse positionner la pièce à réparer, dans une position ergonomique, à hauteur d'homme, facilement accessible, bien visible et ne nécessitant pas de contorsion particulière pour effectuer le travail. Cela est vrai pour le nettoyage de la surface et surtout pour le rechargement par soudage.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'organe d'appui est constitué par une équerre d'axe vertical formant sur le dessus une surface d'appui de référence destinée à recevoir la surface d'appui de l'élément à réparer, ainsi qu'un dispositif de blocage à levier escamotable et vérin de serrage.
Suivant une autre caractéristique, l'organe d'appui comporte des butées de positionnement, débordant latéralement de la surface de référence de l'organe d'appui pour permettre le positionnement horizontal de l'élément, par rapport à cette double référence.
Comme déjà indiqué, l'élément à usiner se positionne par rapport à une référence dans les deux directions orthogonales horizontales d'orientation et de positionnement. Cette référence est définie par la double butée de la cornière d'un organe d'appui.
Les deux organes d'appui situés dans le prolongement à l'équerre de cet organe d'appui de positionnement de référence, peuvent comporter une seule butée située dans le prolongement de la butée correspondante de l'organe d'appui de référence.
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En fait, comme l'usinage se fait sur un côté de l'élément défini par deux organes d'appui, l'organe d'appui de référence et le second organe du côté de la machine, il suffit que ce second organe comporte une butée simple.
Dans beaucoup de cas, la double butée de l'organe d'appui de référence est suffisante, l'alignement de l'autre coin sur son organe d'appui se faisant simplement pour que la cornière soit alignée avec sa face tournée vers la machine, sur la face de l'organe d'appui sans que cela ne nécessite de butée, puisque dans ce positionnement, la partie la plus importante est le positionnement dans la direction du déplacement relatif outil/plateau.
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un perspective, schématiquement, un élément de construction métallique, tubulaire, avec des organes d'assemblage dont l'alésage est à réparer, - la figure 2A est une vue en coupe d'un organe d'assemblage femme et d'un organe d'assemblage mâle, avant leur réunion, - la figure 2B est une vue en coupe montrant l'organe d'assemblage mâle et l'organe d'assemblage femelle, réunis, - les figures 3A-3E montrent différentes étapes du procédé selon l'invention, - la figure 4 est une vue en plan schématique d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention,
- la figure 5 est une vue du dispositif pour le nettoyage et le rechargeage d'un élément, - la figure 6 est une vue du positionnement d'un élément sur un organe d'appui, - la figure 7 montre, en perspective, un organe d'appui, un organe de serrage et un coin d'un élément, - les figures 8A-8D montrent différentes étapes de positionnement de l'élément à réparer par rapport aux organes d'appui et à la machine d'usinage.
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La présente invention concerne un procédé et une installation pour réparer un élément de construction métallique de forme tubulaire ou prismatique de section polygonale.
Un tel élément de construction est représenté à titre d'exemple à la figure 1 sous la forme d'un élément tubulaire de section carrée ou rectangulaire. Cet élément de construction, qui doit être réparé tel quel, sans démontage, est formé d'une structure en treillis avec des arêtes à cornières 1, 2,3, 4 constituant, dans certains cas, des surfaces de référence de l'élément. Cet élément peut également avoir une section différente, par exemple une section triangulaire.
De tels éléments sont destinés à être assemblés les uns aux autres pour constituer par exemple un mât de grue (éléments de section carrée).
L'élément comporte sur chaque face et à chaque extrémité, des organes d'assemblage. A l'extrémité inférieure, selon la figure, il y a deux organes d'assemblage femelles 11, 21 en forme d'éclisses munis d'un alésage 111,211 et à l'extrémité supérieure, il y a des organes d'assemblage mâles constitués par des platelages 12,22, munis chaque fois d'un alésage 121,221.
Les deux éclisses 11, 21 ont une longueur différente pour que leurs alésages 111,211 ne soient pas situés à la même hauteur pour des raisons qui apparaîtront ultérieurement. Il en est de même des platelages 12,22, à cause des alésages 121,221 situés également à une hauteur différente.
Comme les éléments tubulaires, comme celui de la figure 1, sont destinés à être assemblés bout à bout, par exemple par empilage, le décalage des alésages 111,121 et 211,221, se correspondent dans la direction longitudinale par rapport aux surfaces d'appui.
L'élément comporte des surfaces d'appui constituant des surfaces de référence. Les éléments s'appuient les uns sur les autres par leur surface d'appui et l'assemblage réalisé par les organes d'assemblage mâles et femelles travaille en traction.
L'élément comporte ainsi une surface de référence 112 au niveau de l'éclisse 11 et une surface de référence 212
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au niveau de l'éclisse 21. De même, à l'autre extrémité de l'élément, il y a une surface de référence 122, au niveau du platelage 12 et une surface de référence 222 au niveau du platelage 221.
D'une face (ou panneau) à l'autre de l'élément, les surfaces d'appui de références sont les mêmes mais les organes d'assemblage mâles et femelles à chaque extrémité sont décalés comme le sont ces organes sur la face de l'élément qui vient d'être décrite. De la sorte, à la pièce de jonction de deux faces, constituée en général par une cornière, il y a un organe d'assemblage femelle, long (21), bordé par un organe d'assemblage femelle, analogue à l'organe court 11, court. Le même décalage existe entre les platelages, à la jonction ou à l'arête de deux faces de l'élément.
Ces organes ne sont pas référencés sur les différentes faces à la figure 1 pour ne pas compliquer les dessins.
Il convient également de remarquer que pour des raisons de solidité de l'assemblage, les organes d'assemblage femelles 11, 21 sont dédoublés, avec chaque fois un organe sur la face extérieure et un organe sur la face intérieure de chaque cornière 1,2. Il en est de même des platelages 12,22 prévus sur la face extérieure et sur la face intérieure de l'élément.
Bien que cela n'apparaisse pas dans le dessin schématique de la figure 1, les platelages 12,22 constituent une surépaisseur de sorte que les éclisses 11, 21, fixées par une première extrémité à la cornière 1,2, sont cintrées au niveau de leur seconde extrémité libre avec l'alésage, de manière à compenser la surépaisseur du platelage. Cette disposition apparaît clairement aux figures 2A, 2B.
Comme le procédé et l'installation selon l'invention concernent la réparation des alésages usés et déformés des organes d'assemblage mâles et femelles (111,211), (121,221), d'un élément qui ne peut être démonté malgré ses dimensions et son poids relativement importants, la description suivante concernera la structure d'un élément au niveau de ses organes d'assemblage mâles et femelles.
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La figure 2A montre un organe d'assemblage femelle en position d'assemblage, au-dessus d'un organe d'assemblage mâle.
L'organe d'assemblage femelle formé de deux éclisses est fixé à l'aile d'une cornière 1 présentant la surface d'appui de référence 112. De part et d'autre, la cornière 1 est bordée par une éclisse extérieure et intérieure lle, lli, dont les faces tournées l'une vers l'autre sont distantes de la distance (d) correspondant sensiblement à l'épaisseur (d) de l'organe d'assemblage mâle formé par les platelages.
Chaque éclisse lle, lli comporte un alésage llle, llli qui reçoit un goujon d'assemblage 20 muni d'une goupille 21 de retenue (figure 2B).
L'organe d'assemblage mâle, fixé à l'extrémité supérieure de la cornière 1', homologue, d'un autre élément se trouvant sous l'élément dont la partie femelle vient d'être décrite, se compose d'un platelage extérieur 12e et d'un platelage intérieur 12i ayant chacun un alésage 121e, 121i, la cornière 1'ayant également un alésage 123. Ces alésages non usés sont identiques et alignés. Mais il n'en est pas ainsi lorsqu'ils sont usés.
La figure 2A montre également la surface d'appui 122 constituée par le bord supérieur de la cornière l'ou élément équivalent de l'ossature de l'élément de construction métallique tubulaire.
Les éléments s'appuient l'un sur l'autre par les surfaces d'appui 112,122 qui constituent des surfaces d'appui de référence. Une fois la mise en place réalisée, on introduit un goujon 20 bloqué par une goupille 21 comme cela apparaît à la figure 2B.
Les axes des alésages 121e, 123, 121i, d'une part, et des alésages llle, llle, d'autre part, sont légèrement décalés par rapport à leur surface d'appui respective 122,112 pour que lorsque le goujon 20 est introduit dans l'assemblage, la liaison soit en légère traction, c'est-à- dire que les surfaces d'appui 112,122 soient pressées l'une sur l'autre.
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La surface d'appui des éléments est désignés par la référence S aux figures 2A, 2B.
Le procédé et l'installation selon l'invention qui seront décrits ci-après ont pour but de permettre de réparer les alésages usés, déformés et agrandis, pour avoir des alésages positionnés suivant un axe précis et ayant des dimensions précises sans jeu.
Le procédé sera décrit de manière plus détaillée à l'aide des figures 3A-3E.
Selon une première étape du procédé (figure 3A), on nettoie les surfaces SI, S2, S3 intérieures et extérieures bordant les alésages llle, llli d'un organe d'assemblage femelle et les surfaces S5, S6 bordant les alésages 121e, 121i des platelages 12e, 12i. On dégage également la couche écrouie Cl, C2, C3, à l'intérieur des alésages (llle, llli) et (121e, 123,121i) des organes d'assemblage femelles et mâles.
Alors que le nettoyage des surfaces S1-S6 est superficiel puisque ces surfaces ne seront pas rechargées, l'enlèvement de la couche de métal écroui C1-C3 dans les alésages est une opération qui se fait sur une certaine profondeur dans la masse de la matière entourant l'alésage usé parce que cette surface doit recevoir le rechargement.
A la figure 3A, les organes d'assemblage femelles et mâles sont représentés en coupe, disposés côte à côte pour simplifier la présentation, leurs surfaces étant perpendiculaires au plan du dessin. En réalité et comme le montre la figure 1, ces organes sont situés aux deux extrémités, opposées, d'un même élément. La même convention de dessin sera utilisée aux figures 3B et 3C.
Selon la figure 3B, après avoir nettoyé les surfaces extérieures des alésages et la surface intérieure des alésages des organes d'assemblage femelles et mâles, on obtient des surfaces dénudées RI, R2 pour les alésages llle, llli et R3 pour les alésages 121e, 121i, 123. Cette surface est irrégulière ; elle est favorable à l'accrochage de la soudure de rechargement.
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La figure 3C montre l'état des alésages llle, llli des éclisses lle, lli de l'organe d'assemblage femelle et celui des alésages 121e, 123, 121i des platelages 12e de la cornière 1 et du platelage 12i de l'organe d'assemblage mâle.
Ce rechargement est fait sur une épaisseur qui donne une surface libre à l'intérieur des alésages usés et rechargés, nettement supérieure au diamètre nominal des alésages pour tenir compte du décalage axial de ces alésages.
Ces rechargements portent respectivement les références Tl, T2, T3.
Après ces phases de nettoyage et de rechargement, on usine l'alésage des organes d'assemblage femelles et des organes d'assemblage mâles. Ces opérations qui sont en principe très semblables, sont représentées schématiquement dans des dessins combinés aux figures 3D et 3E.
En fait, dans chacune de ces figures, on a représenté à la fois la mise en appui de l'extrémité de l'élément avec les éclisses 11 et la mise en place de l'extrémité opposée de cet élément (extrémité homologue ou extrémité différente), avec son platelage 12.
Pour cela, l'invention utilise un organe d'appui 200 porté par un plan de référence PO qui est, par exemple, la table d'une fraiseuse. Cet organe d'appui 200 présente une surface d'appui de référence 201 qui reçoit soit la surface d'appui 112 de l'extrémité de l'élément 1 correspondant à l'éclisse 11, soit la surface d'appui 122 de l'extrémité de ce même élément 1 correspondant au platelage 12.
En fait et comme cela a été vu ci-dessus, il y a chaque fois deux éclisses et deux platelages jumelés venant à cheval de l'organe d'appui 200 qui est de préférence constitué par une cornière dont l'une des faces est parallèle à la surface du dessin et l'autre perpendiculaire à celle-ci.
Dans les deux cas, on détermine la position de l'axe de l'alésage à réaliser, sachant que cet axe doit être situé à une distance déterminée de la surface de référence 201 ou, ce qui revient au même, à une distance déterminée par rapport au plan de référence PO. Pour l'axe de l'alésage de
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l'éclisse 11, cette distance (hauteur) correspond à la distance zl.
Il faut également repérer la position de l'axe du futur alésage dans la direction perpendiculaire, dans le plan du dessin. Cette position se repère par rapport à une surface de référence de l'élément comme cela sera vu ultérieurement.
Ce repérage mesuré par ailleurs lorsque l'élément est installé en position d'usinage, donne la coordonnée xl pour cet axe.
Ayant ainsi les coordonnées xl-zl de l'axe, celui-ci est connu puisque l'on connaît son diamètre nominal.
Selon l'invention, avec une fraise 300, on effectue un usinage avec un mouvement épicycloïdal de la fraise 300 à l'intérieur du rechargement Tl, T2 de l'éclisse 11 (lle, lli).
Pendant cet usinage, l'extrémité de la cornière 1 est fermement solidarisée à l'organe d'appui 200 par des moyens non représentés, pour éviter ou réduire au minimum les vibrations des éclisses 11 et ne pas détériorer l'outil et réduire la qualité de l'usinage.
L'usinage à effectuer sur l'alésage du platelage 12 est de même type. Tout d'abord, on définit l'axe de l'alésage à réaliser en définissant les coordonnées z2-x2 de façon analogue à la détermination faite pour les coordonnées zl-xl de l'alésage des éclisses 11.
Après avoir déterminé ces coordonnées z2-x2 (normalement x2 est égal à xl mais il peut y avoir des différences pour les raisons évoquées ultérieurement), on effectue un usinage avec un mouvement épicycloïdal comme celui décrit à propos de l'éclisse 11.
Après cette première opération de dégrossissage, on réalise l'usinage de finition de l'alésage à chaque extrémité de l'élément. Cette situation est représentée à la figure 3E, qui montre le résultat de cette opération tant pour l'éclisse 11 que pour le palettage 12. Dans chaque cas, il subsiste autour de l'alésage réalisé aux cotes, une surface plus ou moins irrégulière correspondant au reste du rechargement Tl, T2 ou T3.
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Les opérations sur chaque organe d'assemblage mâle ou femelle d'une face se font par simple translation relative entre la table de la machine portant les organes d'appui 200 et l'élément et l'outil effectuant les opérations.
Après l'opération de dégrossissage, on présente la face suivante de l'élément en desserrant tout d'abord l'élément, en le soulevant et en le tournant de la fraction de tour nécessaire à la mise en place de préférence de la face suivante de l'élément sur les organes d'appui 200 et on effectue les mêmes opérations de dégrossissage et de finition comme celles décrites ci-dessus.
L'ordre des opérations peut consister à effectuer sans tourner l'élément (c'est-à-dire en le conservant bloqué sur les organes d'appui 200), d'abord le dégrossissage puis l'usinage de finition. Une autre solution consiste à effectuer le dégrossissage sur tous les organes d'assemblage (femelles ou mâles) d'une extrémité de l'élément puis de passer à l'usinage de finition et, enfin, de retourner l'élément sur lui-même pour placer les organes d'assemblage mâles sur les organes d'appui 200 et procéder à l'usinage de dégrossissage puis à celui de finition.
La figure 4 montre schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, telle que décrit ci-dessus.
Cette installation se compose schématiquement d'un poste de nettoyage et de rechargement 400, d'un poste d'usinage 500 et de moyens de levage et de manutention 600.
Le poste de nettoyage et de rechargement 400 se compose principalement d'une cage rotative 410, qui reçoit l'élément E dont il faut réparer les alésages des organes d'assemblage. Cet élément E est positionné dans la cage rotative 410, avec un berceau de réception et des moyens de blocage. Cette cage rotative 410 peut être tournée de façon commandée, pour orienter l'élément E autour de son axe horizontal Y-Y et conduire les organes d'assemblage en position horizontale avec leur face horizontale ou verticale (comme
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aux figures 3A-3C) permettant de nettoyer et de dégager les surfaces des alésages.
Le chargement d'un élément E dans la cage rotative 410, se fait par exemple à l'aide d'un chariot élévateur. Ce chargement peut être assisté par le moyen de levage et de manutention 600.
L'accès aux organes d'assemblage mâles et femelles de l'élément E peut se faire par un côté du poste 400 et, dans ce cas, il faut dégager l'élément, l'extraire de nouveau, le retourner et le mettre en place de nouveau dans la cage rotative 410. Il est également possible de concevoir un poste 400 accessible aux deux extrémités de la cage 410 et permettant d'effectuer dans de bonnes conditions d'ergonomie, les travaux de nettoyage puis de rechargement des alésages usés.
Le poste d'usinage 500 se compose d'une machineoutil 510 telle qu'une fraise dont la tête 520 porte un outil 530 représenté schématiquement. La machine 500 comporte également une table 540, de préférence agrandie par rapport à une table usuelle de fraiseuse, pour recevoir des éléments de grandes dimensions, qui peuvent le cas échéant être couchés.
La table 540 porte des organes d'appui 550, 560, munis de moyens de serrage et de blocage. Parmi ces organes d'appui, on distingue l'organe d'appui 560 qui constitue un organe d'appui de référence, permettant de positionner un élément en butée dans deux directions horizontales (les directions X et Y).
Le moyen de levage et de manutention 600 se compose d'un pont roulant sur des rails 610,620, installés tout au long de l'atelier de réparation entre le poste de nettoyage et de rechargement 400 et la machine-outil 500. Ce pont roulant comprend une poutre transversale 630 portée par deux chariots 640,650 roulant sur les rails 610,620. Cette poutre 630 porte elle-même un chariot 650 mobile dans la direction de la poutre 630 équipée d'un treuil. Ce treuil avec son crochet reçoit des élingues 660 que l'on accroche à l'élément E pour le soulever et le tourner le cas échéant dans la direction de la double flèche de rotation R, pour ef-
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fectuer les mouvements de pivotement décrits ci-dessus, afin de présenter en position d'usinage, successivement les différentes faces de l'élément.
Pour le retournement de l'élément, il faut poser celui-ci en position horizontale puis le retourner dans la direction opposée, l'installer de nouveau dans des organes d'appui 550,560 et recommencer des opérations d'usinage comme cela a été décrit ci-dessus.
La figure 5 montre de manière plus détaillée une vue de face du poste de nettoyage et de rechargement 400 avec sa cage rotative 410 constituée de plusieurs, par exemple deux, anneaux circulaires 410 formant des chemins de roulement. Les anneaux de la cage 410 sont reliés par des barres d'écartement 411. Ces anneaux de la cage 410 sont reçus sur deux galets de roulement 420,421 ; le galet 420 est entraîné en rotation par un moto-réducteur 430 représenté schématiquement. L'ensemble est porté par une embase 450 munie d'un moyen de blocage 451 pour tenir la cage 410 dans une certaine position de rotation pendant le travail sur l'élément E.
La cage rotative 410 est munie d'un berceau de réception constitué par des branches 440,441 radiales, terminées chacune par un appui 440a, 441a. Le berceau se compose également de deux organes réglables de type vérin 450,451, également munis de surfaces d'appui en équerre 450a, 451a.
Ces organes 450,451 sont démontables ou, du moins, peuvent venir en retrait pour permettre d'installer ou de dégager l'élément de construction E puis de le bloquer.
Comme les dimensions et, surtout, la section des éléments E à réparer est connue, les organes d'appui du berceau 440,451, peuvent être fixes ; ils peuvent être montés réglables mais dont le réglage reste conservé pour une série d'éléments E identiques (c'est-à-dire de même section).
La cage rotative 410 permet d'accéder facilement aux différentes parties de l'élément E.
En règle générale, la longueur de cette cage rotative 410 (direction perpendiculaire à la feuille du dessin de la figure 5) est de préférence inférieure à la longueur
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d'un élément E pour que les organes d'assemblage femelles et mâles dépassent légèrement et soient très accessibles.
Pour les opérations de nettoyage et de rechargement, on positionne l'élément E dans une position horizontale telle que celle représentée à la figure 5, les organes d'assemblage de la partie inférieure de l'élément E se trouvant alors dans une position d'accès facile pour les travaux.
Lorsque les travaux ont été effectués sur ces organes d'assemblage, on fait tourner la cage 410, par exemple d'un quart de tour, pour présenter la face suivante de l'élément E dans cette position et on poursuit ainsi de suite jusqu'à ce que toutes les faces de l'élément aient été nettoyées et rechargées.
Le nettoyage se fait de préférence d'abord et le rechargement ensuite, le nettoyage étant fait d'abord sur tous les organes d'assemblage d'une extrémité de l'élément puis sur ceux de l'autre extrémité de cet élément.
Le nettoyage des surfaces se fait avec des meuleuses d'angle pour les surfaces planes et des meules pour l'intérieur des alésages.
La figure 6 montre schématiquement l'installation d'un élément sur un organe d'appui, au niveau d'un coin de l'élément, par exemple la cornière 1 qui vient sur un organe d'appui tel que l'organe d'appui 200 (figures 3D, 3E).
Cet organe appui 200 présente une hauteur H pour sa surface d'appui 201 par rapport au plan de référence PO constitué par la table de la machine-outil. L'organe 200 est par exemple porté par une semelle non représentée, elle-même vissée à la table.
La surface d'appui 112 de la cornière 1 est montrée légèrement au-dessus de la surface d'appui 201. Il s'agit là d'une position avant la mise en place finale de l'élément sur l'organe d'appui 200, pendant son mouvement de descente ; cette vue a été faite ainsi simplement pour permettre de mieux distinguer la surface d'appui 112 de la cornière 1 de l'élément de la surface d'appui 201 de l'organe d'appui 200. Les moyens de serrage n'ont pas été représentés.
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Cette figure permet d'expliciter le repérage de l'axe de l'alésage à réaliser dans l'éclisse 11 après rechargement de celle-ci.
Selon l'invention, puisque la surface 1A de la cornière 1 constitue une surface de référence ou surface de roulement dans le cas d'un élément 1 qui est destiné à un mât de grue, on mesure l'écartement des surfaces extérieures des cornières 1 (et 2 selon la figure 1). On prend la moitié de cette distance qui définit ainsi le plan de référence ZO-ZO.
Ensuite, la machine est commandée à partir de ce plan de référence vertical ZO-ZO qui définit la seconde direction de référence pour l'usinage de l'alésage, la première direction de référence étant la direction verticale, c'est-à-dire la position de l'axe de l'alésage à réaliser par rapport à la surface d'appui 201 de l'organe 200 (ou de la surface 112 de la cornière 1). Cette distance s'obtient à partir de la connaissance de la distance H ainsi que la connaissance de la distance hO qui doit séparer la surface d'appui 112 de la cornière 1 et son axe.
Partant de la définition des coordonnées de l'axe de l'alésage à réaliser, on peut réaliser cet alésage comme cela a été décrit ci-dessus.
La figure 7 montre en perspective une vue analogue à celle de la figure 6. Elle montre un organe d'appui 200 (figure 6) ou 560 (figure 4). Cet organe d'appui est complété par un organe de blocage 800 et butées de positionnement. Les organes 550 sont identiques à l'organe 560 sauf qu'ils n'ont pas les butées de positionnement. L'organe de blocage 800 formé de deux chapes 801,802 portées par une semelle 803 portant elle-même la cornière 804,805 de l'organe d'appui (référence 200) décrit ci-dessus. La cornière 804,805 de l'organe d'appui 200 comporte dans sa partie supérieure, des butées de positionnement 820,821 pour positionner l'élément sur les surfaces d'appui de l'organe 200.
Dans cette figure, la surface de référence de la cornière 1 de l'élément a été représentée légèrement soulevée de la surface d'appui de la cornière 804,805 pour expliciter la mise en place de la cornière 1 contre les butées 820,821. La chape 803 est fixée au
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plateau 540 de la machine 500 par des boulons traversant les orifices 806.
Entre les deux chapes verticales 801,802, se trouve une chape basculante 807 pivotant autour d'un axe 808 et qui peut être bloquée par un goujon placé dans un orifice 809.
La figure 7 montre la chape 807 en position active. Elle se termine en partie haute par un plateau 810 qui porte un vérin hydraulique 811 et une barre verticale 812 portant elle-même un axe 813 contre lequel s'appuie en pivotement une lame de verrouillage 814 basculante dont l'extrémité 814A est soumise à l'action du vérin 811 et l'autre extrémité 814B s'appuie sur le dessus de l'éclisse 11 de la cornière 1 bloquant ainsi la cornière 1 avec sa surface d'appui contre la surface d'appui de l'organe d'appui 804, 805 (à la figure 4 cet organe d'appui porte les références 550,560 et à la figure 6 il porte la référence 200).
L'alésage se fait dans la direction xa pour l'éclisse 11 portée par l'aile gauche de la cornière 1 (selon la figure 7).
Il est clair que la paroi 805 de l'organe d'appui 804,805 comporte un perçage relativement grand au droit de l'axe xa et de l'alésage à réaliser pour permettre le passage de l'outil, afin que celui-ci atteigne l'autre éclisse (l'éclisse intérieure n'apparaissant pas à cette figure).
Les figures 8A-8D montrent très schématiquement différentes étapes d'usinage.
A la figure 1A, l'élément E est positionné avec sa première face F1 tournée vers l'avant, c'est-à-dire vers la tête porte-outil de la machine. Après exécution de l'usinage des deux alésages des éclisses, on débloque l'élément E et on le tourne d'un quart de tour pour présenter sa seconde face F2 vers la machine. Puis on poursuit avec les deux autres faces. Lorsque l'usinage des alésages de cette extrémité de l'élément E est terminé, on retourne l'élément pour présenter l'autre extrémité par exemple de la même face FI à la machine. On usine les alésages dans les platelages et
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les cornières puis on tourne d'un quart de tour en procédant comme pour l'autre extrémité.
Le procédé et l'installation selon l'invention permettent de réparer des éléments de construction métalliques de dimensions et notamment de longueur importante. Les limites imposées aux longueurs des éléments dépendent uniquement des dimensions de l'installation et, en particulier, de la hauteur de l'installation dans le bâtiment pour l'usinage de l'élément en appui sur ses organes d'appui et les surfaces de référence.
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Method and installation for repairing metallic building elements
The present invention relates to a method and an installation for repairing metallic, tubular construction elements, comprising at their two ends, reference bearing surfaces and male and female assembly members, these elements being intended to be assembled with other similar elements by bearing on the respective bearing surfaces and locking in traction by the male and female assembly members traversed by pins.
Such construction elements are intended to be assembled to each other by bearing on their bearing surface, by being clamped by assemblies with male and female members of bore type provided with a decking on the inner face or the face. exterior of the bore member and fishplates on the exterior face and the interior face of the corresponding end of an element.
Such assemblies are subjected to high alternating stresses, in the case of assemblies serving as a crane mast.
However, these alternating stresses do not affect the bearing surfaces of the elements against each other but the bores of the locking studs. These bores deform, enlarge and wear out.
However, this wear results in play between the two homologous bearing surfaces of two successive elements.
When the bores of the assembly members described above have undergone a certain number of assemblies and disassembly and the assembled assembly has been subjected to the multiple alternating stresses which occur during the operation and the maneuver of the assembly (for example the mast of a crane) there is matting and work hardening of the surfaces of the bores which enlarge and deform. The assembly is then no longer tight and the elements, subjected to torques, pivot with respect to each other, that is to say that certain bearing surfaces are in compression while others are no longer charged and move away.
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At the end of the crane this corresponds to a relatively large clearance causing the crane to move up to 2 meters. However, such a displacement of the upper end of the crane mast, at the place where the driver's cabin is located, is practically not acceptable both for reasons of comfort and precision of the maneuvers of the crane and For safety reasons.
It is already known to remedy such drawbacks by unsoldering the male and female assembly members (decking / splint) to weld new members in place of the old ones and reuse the elements thus renovated.
However, such work is relatively complicated and above all its high cost removes any interest in such a repair. Users prefer to buy new items.
One of the difficulties of the desoldering and resoldering operation mentioned above also resides in the size and weight of the elements which are difficult to maneuver. This further complicates the precise placement of the new male and female assembly members.
Another solution consists in dismantling the elements which are sometimes made up of identical panels or faces, assembled to form the prismatic structure of an element. But such a dismantling which certainly leads to planar and no longer three-dimensional elements, moreover of very reduced weight compared to that of the complete element, are easier to maneuver but the dismantling works are delicate because it is necessary that the assembly again carried out either at the sides, both for the assembly itself and for the position of the bores of the male and female assembly members.
Practice has shown that this a priori attractive solution is much more complicated to implement than the first solution described above, so that neither is suitable for an economic renovation of tubular elements of metal construction, in particular of construction crane mast elements.
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The present invention aims to remedy these drawbacks and proposes to create means for repairing tubular construction elements by redoing the bores of the worn female and male assembly members without dismantling the elements, so that they have again perfect sizing, avoiding play and the cost of implementation of which represents only a reduced fraction of the cost of an element.
To this end, the invention relates to a method of the above type, characterized in that for each assembly member: - the orifice of the worn bore is cleaned to remove the holes and the layer of work hardened metal as well as the surfaces bordering the inlet and the outlet of the bore, - the orifice is recharged by welding to excess beyond the nominal dimension of the bore, - the element is positioned so that its surface of reference support associated with the assembly member comes to bear on a support member, the element is blocked against the support member at the level of the assembly member, - it is determined the position of the axis of the bore of the assembly member to be produced relative to the reference surfaces of the element, - the bore is machined along the axis thus determined.
The repair of the bores of a tubular construction element without disassembly of the element, is done not only by stripping the worn bores of all the troublesome parts, fragile or likely to become, but by reloading beyond the position predictable bore, provides a recharged surface for machining.
As it is a machining in a reloaded surface, necessarily irregular since it is obtained by welding passes, it is particularly advantageous to do a rough machining first, to remove the main parts in excess of the reloading then to proceed to precision machining.
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According to other advantageous features of the invention, the machining comprises: - a roughing by an epicyclic milling of the orifice for the bore, - a finishing milling of the bore.
In a certain case, - the male assembly member is a deck provided with a bore above the bearing surface, - the female assembly member is a double splice protruding from the bearing surface so that the bore is beyond the bearing surface.
Very advantageously, by relative movement of the machining table and the tool, the assembly members are machined from the end of the same face of the element without moving the element, its surfaces support remaining blocked.
This relative movement, in general the movement of the table relative to the machine tool, allows the element fixed to the support members to be kept so as not to have to position this element at each operation by with respect to the support members and the positioning stops, which has a very favorable effect on the precision of the machining and its speed of execution.
In the very general case of a construction element for which the assembly members must be repaired at both ends: - the assembly members are machined from the same end by turning the element: - the element is released. support members, - the element is rotated a fraction of a turn to position other elements for assembling the element in the support members, - the support surfaces of the element are blocked on the support members, - the position of the axis of the bore is determined relative to the reference surfaces of the element, - the bores are machined.
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After this machining of the assembly members of one end, the element is turned over to position the other end in the machining position and the procedure is the same as for the first end of the element.
According to another advantageous characteristic: - for a prismatic element formed of an angle lattice constituting reference surfaces of the element, the faces of which are bordered by the angles, - the second reference direction of the face of l is determined element to which the assembly member belongs (the first direction being that of the reference bearing surface of this face of the element), by detecting the edges of the face of the element.
The invention also relates to an installation for implementing the method, for repairing tubular metal construction elements.
This installation comprises: A) a rotary cage, of horizontal axis, carried by rotation rollers, controlled in rotation and capable of being locked in position, this cage comprising * a receiving cradle for receiving an element in position lying down, horizontal, * blocking means of the element on the cradle and the cage, to allow by rotation, to position each assembly member at breast height in horizontal or vertical position for cleaning work and for reloading the assembly bores, B) a machine tool with a plate equipped with support members for receiving the ends of an element to be repaired, in a precise position, locked at the level of the assembly members to be machined, VS)
lifting and handling means for transporting the crane element in the cradle of the rotary cage then of the cradle on the machine tool table as well as for lifting and turning the element and changing its position to carry out the various machining operations .
According to another advantageous characteristic, the rotary cage consists of
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- two circular rings forming raceways, connected by spreader bars and rollers and drive rollers associated with each hoop to rotate the cage, - two receiving elements with radial branches with angle brackets to receive the element by two of its edges as well as adjustable clamping and locking devices, in positions homologous to the two receiving elements to hold and tighten the other edge (s) of the element.
It is particularly important that for precise and delicate reloading work, the welder can position the part to be repaired, in an ergonomic position, at eye level, easily accessible, clearly visible and requiring no particular contortion to carry out the work. . This is true for cleaning the surface and especially for reloading by welding.
According to another advantageous characteristic, the support member is constituted by a square with a vertical axis forming on the top a reference support surface intended to receive the support surface of the element to be repaired, as well as a locking device with retractable lever and clamping cylinder.
According to another characteristic, the support member comprises positioning stops, projecting laterally from the reference surface of the support member to allow the horizontal positioning of the element, with respect to this double reference.
As already indicated, the element to be machined is positioned relative to a reference in the two horizontal orthogonal directions of orientation and positioning. This reference is defined by the double stop of the angle of a support member.
The two support members located in the extension at right angles to this reference positioning support member, may comprise a single stop located in the extension of the corresponding stop of the reference support member.
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In fact, as the machining is done on one side of the element defined by two support members, the reference support member and the second member on the machine side, it suffices that this second member comprises a simple stop.
In many cases, the double stop of the reference support member is sufficient, the alignment of the other corner on its support member being done simply so that the angle iron is aligned with its face facing the machine. , on the face of the support member without this requiring a stop, since in this positioning, the most important part is the positioning in the direction of the relative movement of the tool / plate.
The present invention will be described below in more detail with the aid of the appended drawings in which: - Figure 1 shows a perspective, schematically, a metal, tubular construction element, with assembly members whose bore is to be repaired, - Figure 2A is a sectional view of a female assembly member and a male assembly member, before their meeting, - Figure 2B is a sectional view showing the member male assembly and the female assembly member, combined, - Figures 3A-3E show different stages of the method according to the invention, - Figure 4 is a schematic plan view of an installation for implementing the method of the invention,
- Figure 5 is a view of the device for cleaning and recharging an element, - Figure 6 is a view of the positioning of an element on a support member, - Figure 7 shows, in perspective, a support member, a clamping member and a corner of an element, - Figures 8A-8D show different stages of positioning of the element to be repaired relative to the support members and the machine tool.
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The present invention relates to a method and an installation for repairing a metal construction element of tubular or prismatic shape of polygonal section.
Such a construction element is shown by way of example in FIG. 1 in the form of a tubular element of square or rectangular section. This construction element, which must be repaired as it is, without dismantling, is formed of a lattice structure with angle edges 1, 2,3, 4 constituting, in certain cases, reference surfaces of the element. This element can also have a different section, for example a triangular section.
Such elements are intended to be assembled together to constitute, for example, a crane mast (square section elements).
The element comprises on each face and at each end, assembly members. At the lower end, according to the figure, there are two female joining members 11, 21 in the form of splints provided with a bore 111, 211 and at the upper end, there are male joining members made up by plates 12,22, each provided with a bore 121,221.
The two fishplates 11, 21 have a different length so that their bores 111, 211 are not located at the same height for reasons which will appear later. It is the same for the decks 12,22, because of the bores 121,221 also located at a different height.
As the tubular elements, like that of FIG. 1, are intended to be assembled end to end, for example by stacking, the offset of the bores 111, 121 and 211, 221, correspond in the longitudinal direction relative to the bearing surfaces.
The element comprises bearing surfaces constituting reference surfaces. The elements are supported on each other by their bearing surface and the assembly carried out by the male and female assembly members works in traction.
The element thus comprises a reference surface 112 at the level of the splint 11 and a reference surface 212
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at the level of the splint 21. Similarly, at the other end of the element, there is a reference surface 122, at the level of the deck 12 and a reference surface 222 at the level of the deck 221.
From one face (or panel) to the other of the element, the reference bearing surfaces are the same but the male and female assembly members at each end are offset as are these members on the face of the element which has just been described. In this way, at the junction piece of two faces, generally constituted by an angle, there is a female assembly member, long (21), bordered by a female assembly member, similar to the short member. 11, short. The same offset exists between the plates, at the junction or at the edge of two faces of the element.
These bodies are not referenced on the different faces in Figure 1 so as not to complicate the drawings.
It should also be noted that for reasons of solidity of the assembly, the female assembly members 11, 21 are split, each time with a member on the external face and a member on the internal face of each angle 1,2 . The same applies to the decks 12, 22 provided on the outer face and on the inner face of the element.
Although this does not appear in the schematic drawing of FIG. 1, the plates 12, 22 constitute an extra thickness so that the ribs 11, 21, fixed by a first end to the angle 1.2, are bent at the level of their second free end with the bore, so as to compensate for the excess thickness of the decking. This arrangement is clearly shown in Figures 2A, 2B.
As the method and the installation according to the invention relate to the repair of worn and deformed bores of male and female assembly members (111,211), (121,221), of an element which cannot be dismantled despite its dimensions and its weight relatively important, the following description will relate to the structure of an element at the level of its male and female assembly members.
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FIG. 2A shows a female assembly member in the assembly position, above a male assembly member.
The female assembly member formed by two fishplates is fixed to the wing of an angle iron 1 having the reference support surface 112. On either side, the angle iron 1 is bordered by an external and internal fishplate lle, lli, whose faces facing one another are distant from the distance (d) corresponding substantially to the thickness (d) of the male assembly member formed by the decking.
Each fishplate lle, lli has a bore llle, llli which receives an assembly stud 20 provided with a retaining pin 21 (FIG. 2B).
The male assembly member, fixed to the upper end of the angle iron 1 ′, homologous, with another element located under the element whose female part has just been described, consists of an external decking 12e and an interior decking 12i each having a bore 121e, 121i, the angle iron also having a bore 123. These unworn bores are identical and aligned. But it is not so when they are worn.
FIG. 2A also shows the bearing surface 122 constituted by the upper edge of the angle iron or the equivalent element of the framework of the tubular metallic construction element.
The elements are supported one on the other by the support surfaces 112, 122 which constitute reference support surfaces. Once the installation has been carried out, a stud 20 is blocked by a pin 21 as shown in FIG. 2B.
The axes of the bores 121e, 123, 121i, on the one hand, and the bores llle, llle, on the other hand, are slightly offset from their respective bearing surface 122,112 so that when the stud 20 is introduced into the 'assembly, the connection is in slight tension, that is to say that the bearing surfaces 112,122 are pressed one on the other.
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The bearing surface of the elements is designated by the reference S in Figures 2A, 2B.
The method and the installation according to the invention which will be described below are intended to make it possible to repair worn, deformed and enlarged bores, to have bores positioned along a precise axis and having precise dimensions without play.
The process will be described in more detail using Figures 3A-3E.
According to a first step of the method (FIG. 3A), the internal and external surfaces S1, S2, S3 bordering the bores llle, llli of a female assembly member are cleaned and the surfaces S5, S6 bordering the bores 121e, 121i of the 12th, 12i decking. The hardened layer C1, C2, C3 is also released inside the bores (llle, llli) and (121e, 123,121i) of the female and male assembly members.
While the cleaning of the surfaces S1-S6 is superficial since these surfaces will not be reloaded, the removal of the layer of hardened metal C1-C3 in the bores is an operation which is done to a certain depth in the mass of the material surrounding the worn bore because this surface must receive the reloading.
In FIG. 3A, the female and male assembly members are shown in section, arranged side by side to simplify the presentation, their surfaces being perpendicular to the plane of the drawing. In reality and as shown in Figure 1, these bodies are located at two opposite ends of the same element. The same drawing convention will be used in Figures 3B and 3C.
According to FIG. 3B, after having cleaned the exterior surfaces of the bores and the interior surface of the bores of the female and male assembly members, bare surfaces RI, R2 are obtained for the bores llle, lllli and R3 for the bores 121e, 121i , 123. This surface is irregular; it is favorable to the attachment of the reloading weld.
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FIG. 3C shows the state of the bores llle, llli of the fishplates lle, lli of the female assembly member and that of the bores 121e, 123, 121i of the decks 12e of the angle iron 1 and of the decking 12i of the member d male assembly.
This reloading is done on a thickness which gives a free surface inside the worn and reloaded bores, clearly greater than the nominal diameter of the bores to take account of the axial offset of these bores.
These reloads respectively bear the references T1, T2, T3.
After these cleaning and recharging phases, the bore of the female assembly members and of the male assembly members is machined. These operations, which in principle are very similar, are shown schematically in drawings combined with Figures 3D and 3E.
In fact, in each of these figures, there is shown both the support of the end of the element with the ribs 11 and the establishment of the opposite end of this element (homologous end or different end ), with its decking 12.
For this, the invention uses a support member 200 carried by a reference plane PO which is, for example, the table of a milling machine. This support member 200 has a reference support surface 201 which receives either the support surface 112 of the end of the element 1 corresponding to the splint 11, or the support surface 122 of the end of this same element 1 corresponding to the deck 12.
In fact and as has been seen above, there are each time two fishplates and two paired decking coming astride the support member 200 which is preferably constituted by an angle iron of which one of the faces is parallel on the surface of the drawing and the other perpendicular to it.
In both cases, the position of the axis of the bore to be produced is determined, knowing that this axis must be located at a determined distance from the reference surface 201 or, which amounts to the same thing, at a distance determined by compared to the PO reference plane. For the axis of the bore of
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the splint 11, this distance (height) corresponds to the distance zl.
It is also necessary to locate the position of the axis of the future bore in the perpendicular direction, in the plane of the drawing. This position is marked with respect to a reference surface of the element as will be seen later.
This marking, measured moreover when the element is installed in the machining position, gives the xl coordinate for this axis.
Having the coordinates xl-zl of the axis, this is known since we know its nominal diameter.
According to the invention, with a milling cutter 300, machining is carried out with an epicyclic movement of the milling cutter 300 inside the reloading Tl, T2 of the splint 11 (lle, lli).
During this machining, the end of the angle iron 1 is firmly secured to the support member 200 by means not shown, to avoid or minimize the vibrations of the fishplates 11 and not to damage the tool and reduce the quality machining.
The machining to be carried out on the bore of the platform 12 is of the same type. First of all, the axis of the bore to be produced is defined by defining the coordinates z2-x2 in a manner analogous to the determination made for the coordinates zl-xl of the bore of the ribs 11.
After having determined these coordinates z2-x2 (normally x2 is equal to xl but there may be differences for the reasons mentioned later), a machining is carried out with an epicyclic movement like that described with regard to the splint 11.
After this first roughing operation, the finishing machining of the bore is carried out at each end of the element. This situation is represented in FIG. 3E, which shows the result of this operation both for the splint 11 and for the palletizing 12. In each case, there remains around the bore produced at the sides, a more or less irregular surface corresponding to the rest of the reload Tl, T2 or T3.
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EMI14.1
The operations on each male or female assembly member on one side are carried out by simple relative translation between the table of the machine carrying the support members 200 and the element and the tool performing the operations.
After the roughing operation, the next face of the element is presented by first loosening the element, lifting it and turning it by the fraction of a turn necessary for the positioning preferably of the next face. of the element on the support members 200 and the same roughing and finishing operations are carried out as those described above.
The order of operations may consist in performing without turning the element (that is to say by keeping it blocked on the support members 200), first the roughing and then the finishing machining. Another solution consists in carrying out the roughing on all the assembly members (females or males) of one end of the element then to pass to the finishing machining and, finally, to turn the element on itself to place the male assembly members on the support members 200 and proceed to the roughing machining then to that of finishing.
FIG. 4 schematically shows an installation for implementing the method according to the invention, as described above.
This installation schematically consists of a cleaning and recharging station 400, a machining station 500 and lifting and handling means 600.
The cleaning and recharging station 400 mainly consists of a rotary cage 410, which receives the element E, the bores of the assembly members of which must be repaired. This element E is positioned in the rotary cage 410, with a receiving cradle and locking means. This rotary cage 410 can be rotated in a controlled manner, to orient the element E around its horizontal axis Y-Y and drive the assembly members in horizontal position with their horizontal or vertical face (as
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Figures 3A-3C) for cleaning and clearing the surfaces of the bores.
The loading of an element E in the rotary cage 410, is done for example using a forklift. This loading can be assisted by the lifting and handling means 600.
Access to the male and female assembly members of the element E can be done by one side of the station 400 and, in this case, it is necessary to disengage the element, extract it again, turn it over and put it in placed again in the rotary cage 410. It is also possible to design a station 400 accessible at the two ends of the cage 410 and making it possible to carry out, in good ergonomic conditions, the work of cleaning then recharging of the used bores.
The machining station 500 consists of a machine tool 510 such as a milling cutter, the head 520 of which carries a tool 530 shown diagrammatically. The machine 500 also includes a table 540, preferably enlarged with respect to a usual table for milling machines, to receive elements of large dimensions, which can if necessary be coated.
The table 540 carries support members 550, 560, provided with clamping and locking means. Among these support members, there is a support member 560 which constitutes a reference support member, making it possible to position an element in abutment in two horizontal directions (the directions X and Y).
The lifting and handling means 600 consists of a traveling crane on rails 610,620, installed throughout the repair workshop between the cleaning and recharging station 400 and the machine tool 500. This traveling crane comprises a transverse beam 630 carried by two carriages 640,650 rolling on the rails 610,620. This beam 630 itself carries a carriage 650 movable in the direction of the beam 630 equipped with a winch. This winch with its hook receives slings 660 which are hooked to the element E to lift it and turn it if necessary in the direction of the double rotation arrow R, for ef-
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perform the pivoting movements described above, in order to present, in the machining position, successively the different faces of the element.
To turn the element over, you must put it in a horizontal position then turn it in the opposite direction, install it again in support members 550,560 and repeat the machining operations as described below. -above.
FIG. 5 shows in more detail a front view of the cleaning and recharging station 400 with its rotary cage 410 made up of several, for example two, circular rings 410 forming raceways. The rings of the cage 410 are connected by spacer bars 411. These rings of the cage 410 are received on two rollers 420,421; the roller 420 is rotated by a gear motor 430 shown diagrammatically. The assembly is carried by a base 450 provided with a locking means 451 for holding the cage 410 in a certain position of rotation during work on the element E.
The rotary cage 410 is provided with a receiving cradle constituted by radial branches 440,441, each terminated by a support 440a, 441a. The cradle also consists of two adjustable cylinder type members 450,451, also provided with angled bearing surfaces 450a, 451a.
These 450,451 members are removable or, at least, can come back to allow the installation or disengagement of the construction element E and then to block it.
As the dimensions and, above all, the cross section of the elements E to be repaired is known, the support members of the cradle 440, 451, can be fixed; they can be mounted adjustable but the setting of which remains preserved for a series of identical elements E (that is to say of the same section).
The rotary cage 410 allows easy access to the different parts of the element E.
As a general rule, the length of this rotary cage 410 (direction perpendicular to the sheet of the drawing in FIG. 5) is preferably less than the length
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an element E so that the female and male assembly members protrude slightly and are very accessible.
For cleaning and recharging operations, the element E is positioned in a horizontal position such as that shown in FIG. 5, the assembly members of the lower part of the element E then being in a position of easy access for work.
When the work has been carried out on these assembly members, the cage 410 is made to rotate, for example by a quarter of a turn, to present the next face of the element E in this position and so on continues until all sides of the element have been cleaned and reloaded.
The cleaning is preferably done first and the reloading then, the cleaning being done first on all the assembly members of one end of the element then on those of the other end of this element.
The surfaces are cleaned with angle grinders for flat surfaces and grinding wheels for the interior of the bores.
Figure 6 schematically shows the installation of an element on a support member, at a corner of the element, for example the angle 1 which comes on a support member such as the support 200 (Figures 3D, 3E).
This support member 200 has a height H for its support surface 201 relative to the reference plane PO formed by the table of the machine tool. The member 200 is for example carried by a sole not shown, itself screwed to the table.
The bearing surface 112 of the angle iron 1 is shown slightly above the bearing surface 201. This is a position before the final positioning of the element on the bearing member 200, during its downward movement; this view was made thus simply to allow a better distinction of the support surface 112 of the angle iron 1 of the element of the support surface 201 of the support member 200. The clamping means have not been represented.
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This figure makes it possible to explain the location of the axis of the bore to be produced in the splint 11 after reloading of the latter.
According to the invention, since the surface 1A of the angle iron 1 constitutes a reference surface or rolling surface in the case of an element 1 which is intended for a crane mast, the spacing of the external surfaces of the angles 1 is measured (and 2 according to figure 1). We take half of this distance which thus defines the reference plane ZO-ZO.
Then, the machine is controlled from this vertical reference plane ZO-ZO which defines the second reference direction for machining the bore, the first reference direction being the vertical direction, that is to say the position of the axis of the bore to be produced relative to the bearing surface 201 of the member 200 (or of the surface 112 of the angle iron 1). This distance is obtained from knowledge of the distance H as well as knowledge of the distance hO which must separate the bearing surface 112 of the angle iron 1 and its axis.
Starting from the definition of the coordinates of the axis of the bore to be produced, this bore can be produced as described above.
Figure 7 shows in perspective a view similar to that of Figure 6. It shows a support member 200 (Figure 6) or 560 (Figure 4). This support member is completed by a blocking member 800 and positioning stops. The members 550 are identical to the member 560 except that they do not have the positioning stops. The locking member 800 formed by two yokes 801,802 carried by a sole 803 itself carrying the angle 804,805 of the support member (reference 200) described above. The angle iron 804,805 of the support member 200 has in its upper part, positioning stops 820,821 for positioning the element on the support surfaces of the member 200.
In this figure, the reference surface of the angle iron 1 of the element has been shown slightly raised from the bearing surface of the angle iron 804,805 to explain the positioning of the angle iron 1 against the stops 820,821. The clevis 803 is fixed to the
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plate 540 of the machine 500 by bolts passing through the orifices 806.
Between the two vertical yokes 801,802, there is a tilting yoke 807 pivoting about an axis 808 and which can be blocked by a stud placed in an orifice 809.
Figure 7 shows the yoke 807 in the active position. It ends in the upper part with a plate 810 which carries a hydraulic cylinder 811 and a vertical bar 812 itself carrying an axis 813 against which pivotally bears a tilting locking blade 814 whose end 814A is subjected to the action of the actuator 811 and the other end 814B is supported on the top of the splint 11 of the angle iron 1 thus blocking the angle iron 1 with its bearing surface against the bearing surface of the bearing member 804, 805 (in FIG. 4 this support member bears the references 550,560 and in FIG. 6 it bears the reference 200).
The bore is made in the direction xa for the splint 11 carried by the left wing of the angle 1 (according to Figure 7).
It is clear that the wall 805 of the support member 804,805 has a relatively large bore in line with the axis xa and the bore to be produced to allow the passage of the tool, so that it reaches the 'other splint (the interior splice does not appear in this figure).
Figures 8A-8D very schematically show different machining steps.
In FIG. 1A, the element E is positioned with its first face F1 facing forwards, that is to say towards the tool-carrying head of the machine. After execution of the machining of the two bores of the fishplates, the element E is released and it is turned a quarter of a turn to present its second face F2 towards the machine. Then we continue with the other two faces. When the machining of the bores of this end of the element E is completed, the element is turned over to present the other end, for example of the same face FI to the machine. We bore the bores in the decks and
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the angles then one turns a quarter of a turn by proceeding as for the other end.
The method and the installation according to the invention make it possible to repair metallic construction elements of dimensions and in particular of considerable length. The limits imposed on the lengths of the elements depend solely on the dimensions of the installation and, in particular, on the height of the installation in the building for the machining of the element supported on its support members and the surfaces of reference.