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APPAREIL A CINTRER LES TUBES.
La présente invention concerne un appareil pour cintrer les tubes, et en particulier un appareil et des éléments de cintrage particulièrement destinés à cintrer simultanément plusieurs tubes et à soutenir les tubes pour empêcher une déformation sensible de ces tubes pendant l'opération de cintrage.
Bien que l'on puisse employer l'appareil au cintrage de longues pièces autres que des tubes, telles que par exemple des tiges ou pièces analogues, on pense que l'appareil est des plus utile pour cintrer des tubes et, par conséquent, on va décrire l'invention et l'appareil en se référant au cintrage de tubes.
L'invention se propose notamment de réaliser : - un appareil et des éléments de cintrage pour cintrer des tubes sur un petit rayon. A cet effet, il est prévu des éléments de cintrage pour soutenir plusieurs tubes de façon que, pendant qu'on les cintre sur un rayon relativement petit, les tubes sont maintenus et soutenus afin d'empêcher pratiquement tout aplatissement des tubes à l'endroit du coude.
A ce sujet, les éléments de cintrage sont disposés de façon que les différents tubes se supportent mutuellement; - un mécanisme de cintrage qui supprime pratiquement les frottements sur les tubes du fait que les dispositifs de cintrage façonnent les différents tubes autour d'un élément de cintrage ou arbre de cintrage; - des dispositifs de cintrage articulés qui sont rainurés pour recevoir les tubes, de façon que les dispositifs rainurés puissent entrer en contact avec les tubes'et s'en éloigner pour faciliter ainsi la mise en place des tubes dans l'appareil de cintrage et leur enlèvement;
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- une construction perfectionnée destinée à compenser le raccourcissement des tubes dû à la longueur qui passe dans le coude et qui se trouve ainsi absorbée.
En se référant au cintrage de tubes sur un petit rayon, il convient de remarquer que le rayon du coude est fonction du diamètre et de l'épaisseur de la paroi du tube. Ce que l'on peut considérer comme un petit rayon de courbure sur un tube de diamètre relativement gros ne peut pas être nécessairement considéré comme un coude de petit rayon sur un tube de diamètre plus petit.
On pourrait très bien cintrer facilement un tube relativement épais sur un certain rayon, mais cé rayon pourrait être considéré comme un petit rayon pour un tube d'une épaisseur de paroi moin- dre. Lorsqu'on cintre des tubes, par exemple sur 1800, le métal du tube sur la face extérieure du coude se trouve sous tension, tandis que le métal qui se trouve sur la face intérieure du tube est soumise à une compression, les termes "extérieur" et "intérieur" se rapportant à la fibre neutre. Dans ces conditions, le tube tend à s'aplatir pendant qu'on le cin- tre, en particulier lorsqu'on cintre un tube sur un rayon relativement petit par rapport au diamètre et à l'épaisseur du tube.
Comme indiqué plus haut;, l'invention concerne l'exécution de coude sur un petit rayon et le fait de maintenir et de soutenir les tubes pour les empêcher de s'aplatir ou de se déformer de toute autre façon.
L'invention est particulièrement applicable à un appareil pour cintrer plusieurs tubes en forme de serpentins et l'appareil décrit ici est destiné au cintrage de plusieurs tubes en forme de serpentins. On peut cependant utiliser certains des éléments ou des dispositifs de cintrage pour cintrer des tubes autrement qu'en forme de serpentins.
Aux dessins annexés :
La figure 1 est une vue générale illustrant une machine construite suivant l'invention et montrant cette machine de profil;
La figure 2 est une vue à plus grande échelle avec des arrachements et certaines parties en coupe montrant certains éléments de cintrage;
Le figure 3 est une vue du mécanisme représenté à la figure 2 en regardant du côté droit de la figure 2;
La figure 4 est une vue de détail, en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3, montrant un dispositif limiteur d'amplitude;
La figure 5 est une vue de l'appareil représenté à la figure 2, illustrant la position des pièces après l'exécution d'un coude ;
La figure 6 est une vue avec des arrachements illustrant le mécanisme de compensationdu raccourcissement qui se produit au cours du cintrage du tube;
La figure 7 est une coupe faite sensiblement suivant la ligne 7-7 de la figure 6, illustrant des caractéristiques de construction;
La figure 8 est une coupe faite suivant la ligne 8-8 de la figure 6, montrant des caractéristiques de construction d'un bras oscillant; La.figure 9 est une vue représentant un arbre et un dispositif de cintrage en position pour exécuter un cintrage;
La figure 10 est une coupe suivant la ligne 10-10 de la figure 9, montrant un arbre et un dispositif de cintrage;
La figure 11 est une coupe à plus grande échelle,montrant un mors de cintrage appliqué aux tubes à cintrer ;
La figure 12 est une vue de l'appareil représenté à la figure
9, montrant la position des éléments à la fin d'une opération de cintrage du tube;
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La figure 13 est une vue semblable à la figure 2, montrant le mécanisme de cintrage à l'extrémité du bras en position ouverte;
La figure 14 est une vue schématique illustrant la position du tube, d'un arbre, et d'un mors de cintrage à la fin d'une opération de cintrage;
La figure 15 est une vue de l'appareil représenté à la figure 13, montrant les éléments en position ouverte pour libérer le tube cintré, et
La figure 16 est une vue du mécanisme représenté à la figure 12, montrant la position ds éléments après que le tube a été libéré.
L'appareil représenté à la figure 1 comporte un bâti ou socle 1 sur lequel est monté le mécanisme de cintrage, les tubes qui constituent les pièces à travailler étant indiqués en W. On fait entrer les tubes dans la machine du côté droit en regardant la figure 1. Les pièces sont supportées par un support 2 et aussi dans une pince ou porte-pièce 4 sur un bras 5 qui peut pivoter autour d'un axe 6. Un dispositif de charge est représenté en 8. Les différents tubes sont placés comme indiqué et les extrémités avant de ces tubes peuvent être saisies par une pince 10 actionnée hydrauliquement, par exemple au moyen d'un piston mobile dans un cylindre 11. Après la première opération de cintrage, on peut ne pas utiliser la pince 10 et maintenir les tubes en accrochent un coude sur un axe ou support 14.
La machine comporte un arbre 16 monté sur un bras 18 articulé en 19 et qui peut effectuer un mouvement oscillant sous l'action d'un dispositif hydraulique tel qu'un piston mobile dans un cylindre 20, une tige de piston 21 étant reliée au bras 18, comme représenté sur la figure 1.
Au voisinage immédiat de l'arbre 16 et généralement en dessous de cet arbre, se trouve un patin ou plaque fixe 23 de cintrage des tubes, porté par une console fixe 24. On place les tubes sous l'arbre 16 et au-dessus du patin fixe 23, comme représenté à la figure 9.
Il existe un dispositif de cintrage pour cintrer les tubes autour de l'arbre, sous la forme d'un patin 23 muni d'un mors de cintrage rainuré (figure 10), le patin comportant une portée 31 qui tourillonne dans une plaque 32. Cette plaque 32 peut pivoter en 33. La plaque 32 présente un bossage 34 destiné à entrer en contact avec une butée 35 et à être maintenu contre la butée par un bossage 36 du bras 18 (figure 12).
Un bras 38, solidaire de l'élément de cintrage 28 et de sa portée 31, est muni à son extrémité d'un galet 40 destiné à pénétrer dans une fente 41 en forme de came fermée, comme on va bientôt le voir, et qui est aussi muni d'un galet 42. On pourrait dire ici que le bras 38 sert à faire osciller le dispositif de cintrage 28 autour de la portée 'il de façon qu'il se déplace autour de l'arbre pour cintrer les tubes.
Un arbre principal d'oscillation 44 (figure 7) peut osciller sous l'action d'une roue dentée 45 montée sur lui et d'une crémaillère 46 actionnée par une tige de piston 47 d'un piston mobile dans un cylindre hydraulique 48. Cet arbre porte un bras oscillant indiqué d'une façon générale en 50. Ce bras comporte des pièces pouvant coulisser les unes par rapport aux autres. La partie de base 51 de ce bras est clavetée sur l'arbre 44. La partie coulissante et allongée 52 est montée sur la partie de base au moyen de guides 53 et 54 et est soumise à l'action de ressorts hélicoïdaux 56. Les ressorts hélicoïdaux appuient sur des bossages 58 de l'extrémité de base du bras 52 et réagissent sur des vis de réglage 60 montées dans des pattes taraudées 61 portées par la base 51 du bras.
Le bras 52 est muni d'un galet 63 porté par une chape 64 dont on peut régler la position au moyen d'une vis 66, et le galet peut rouler sur la surface d'une came 65 à face ouverte, dont le but apparaîtra plus loin. Le bras 52 porte l'élément de came 41. On voit par conséquent que si l'on fait
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pivoter le bras 50 dans le sens sinistrorsum, en regardant les figares 1 9, le levier 38 est entraîné avec le bras et le mors de cintrage 38 se déplace autour de son centre dans la plaque 32.
Pendant cette opération, des différents tubes qui se trouvent en place,comme indiqué à la figure 10 sont cintrés autour de l'arbre 16.
On décrira cette opération davantage en détail plus loin. On peut voir l'axe du bras 50 en x sur la figure 6, et l'on voit que cet axe est décalé par rapport à l'axe y de travail de l'arbre.
Sur l'extrémité du bras 52 est monté un ensemble comportant un support ou patte 70 tourillonnant en 71 et portant un arbre 72 et un mors fixe de cintrage 76. Le support est muni d'une roue à chaîne 74 sur laquelle passe une chaîne 75. Le support porte un arbre d'oscillation 77 dont est solidaire un levier de manoeuvre 78 dirigé vers le bas. Des bras 80 et 81 montés sur l'arbre d'oscillation 77 supportent un axe 82. Un ensemble secondaire pouvant pivoter sur l'axe 82 se compose d'un organe de base 84 et d'un mors de cintrage 85 susceptible de coulisser sur l'organe de base, un ressort 86 étant interposé qui prend appui sur l'organe de base et qui agit sur le mors de cintrage pour solliciter normalement l'organe coulissant vers la droite en regardant la figure 2.
Le mors de cintrage est fixé sur l'organe de base 84 par des éléments coulissants complémentaires indiqués en 88. L'ensemble secondaire est soumis à l'action d'une genouillère constituée par deux leviers 90 et 91 avec interposition d'un ressort 92. Des moyens pour limiter l'amplitude de l'ospillation comportent un bras oscillant 94 muni de butées réglables destinées à entrer en contact avec un organe de butée 95 de fin de course. Sur le bras oscillant est montée une came 96 destinée à entrer en contact avec l'organe 84, et ce dernier comporte un doigt ou saillie 97 destiné aussi à entrer en contact avec la came 96. Dans la position représentée à la figure 2, le mors de cintrage se trouve en place pour une opération de cintrage. On remarquera que la came 96 maintient l'ensemble secondaire de mors de cintrage en place contre les tubes.
Si l'on fait tourner le levier 78 dans le sens sinistrorsum en regardant la figure 2, la came 96 frappe le doigt 97 et fait tourner l'ensemble secondaire autour de l'axe 82, et les leviers de la genouillère se placent dans la position représentée en traits mixtes pour maintenir le mors de cintrage et l'organe de base 84 dans une position haute et inclinée par rapport à l'arbre 72.
Un moyen pour actionner le levier 78 se présente commodément sous la forme d'une tige 100 actionnée par la tige de piston 101 d'un pis- ton mobile dans un cylindre 102 ; tige comporte une butée 104 destinée à entrer en contact avec le levier 78. La tige 100 a également une butée 105 pour entrer en contact avec le levier 78 dans une autre position de celui-ci, comme on va le voir.
Sur le bras est montée une mue à chaîne 110 sur laquelle passe la chaîne 75. La roue à chaîne est montée sur un axe 111 qui traverse une ouverture 113 dans la partie 51 du bras et qui est fixée à la partie 52 du bras. La roue à chaîne 110 est rendue solidaire du bras d'actionnement,115 par des vis 114. Ce bras d'actionnement peut avoir une forme spéciale comme représenté à la figure 1, pour éviter certaines pièces et il est relié à une tige 116 reliée à son tour à une tige de piston d'un cylindre hydraulique 118 articulé sur le bâti en 119. La chaîne 75 peut être munie d'une vis de tension 121, étant donné que la chaîne n'effectue qu'un petit mouvement d'oscillation par rapport aux roues à chaîne.
Le mors de cintrage 30 qui coopère avec l'arbre 16 est soumis à l'action d'un ressort 130 associé au mors 30 par des leviers de liaison 131 et 132. Ce ressort maintient normalement le mors 30 vers la droite en regardant la figure 9.
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On remarquera que le mors de cintrage 30 est muni de plusieurs gorges 135 destinées chacune à recevoir un tube, comme représenté aux figures 10 et 11. Les parties latérales du mors 30, comme indiqué en 135 et 136, s'étendent suffisamment pour faire saillie au moins jusqu'à l'axe ou fibre neutre des tubes extérieurs, et de préférence, même un peu au-delà.
Les nervures intermédiaires 138 délimitant les gorges individuelles 135 sont moins hautes et n'atteignent pas l'axe des tubes. Les gorges sont adaptées aux tubes, comme représenté aux figures 10 et 11, et en conséquence le mors de cintrage que l'on doit utiliser est exécuté dans chaque cas pour des tubes d'un diamètre déterminé.
Par conséquent, les différents tubes s'entourent et se soutiennent mutuellement sensiblement sur leur fibre neutre. Comme représenté à la figure 10, huit tubes sont en place, chacun dans une gorge 135. Le mors de cintrage 85 est réalisé de la même façon, comme représenté à la figure 3, et comporte plusieurs gorges 140, une pour chaque tube, avec des nervures intermédiaires 141 qui s'arrêtent tout près des fibres neutres des tubes et des parties latérales 142 et 143 en contact avec les tubes extérieurs sur leurs fibres neutres.
Le mors 85, comme représenté à la figure 3, est en contact avec les tubes, mais il est placé suivant un certain angle en ayant ce que l'on peut appeler une surface d'attaque 146, comme représenté à la figure 2, ce qui se traduit par l'aspect de la représentation de la figure 3. De la même façon, le mors de cintrage 30 présente une surface d'attaque 148.
Les gorges des mors de cintrage ont sensiblement le même rayon que les tubes qu'elles doivent recevoir et leurs entr'axes sont sensiblement égaux aux entr'axes des tubes ou, en d'autres termes, sensiblement égaux aux diamètres des tubes. Les nervures intermédiaires 138 et 148 s'étendent à partir de la partie la plus basse des gorges sur une distance inférieure au rayon, ou en d'autres termes se terminent tout près de la fibre neutre des tubes qui y sont logés. En conséquence, lorsque plusieurs tubes sont convenablement placés dans les gorges, ils se trouvent mutuellement en contact sensiblement sur leur fibre neutre.
Les surfaces extérieures des tubes extrêmes des deux mors de cintrage sont supportées par des parties latérales 136,137 et 142 et 143. Par conséquent, on voit que les tubes se soutiennent mutuellement en étant en contact mutuel et qu'ils sont maintenus et ne peuvent pas s'aplatir latéralement pendant qu'ils sont cintrés autour des arbres respectifs.
Au commencement d'un cycle de fonctionnement, le bras oscillant se trouve dans la position représentée à la figure 1; l'ensemble de cintrage qui se trouve sur l'extrémité du bras est dans la position ouverte, comme représenté à la figure 13. Dans cette position, on fait tour-ner l'ensemble dans le sens sinistrorsum à partir de la position représentée à la figure 2 et l'on fait tourner l'ensemble secondaire de mors de cintrage et on le maintient soulevé par les leviers à genouillère, 90 et 91. L'arbre 16 est dans sa position rentrée, comme représenté à la figure 16. Ainsi, il y a un jeu qui permet de placer latéralement les tubes en position au-dessus de l'arbre 72 et sous l'arbre 16. Les extrémités de tête des tubes peuvent être serrées par la pince 10.
Les tubes étant dans cette position, l'appareil est réglé pour une opération de cintrage. On introduit de l'huile dans le cylindre 118 pour faire tourner la roue de chaîne 110 qui, par l'intermédiaire de la chaine 75, fait tourner l'ensemble de l'extrémité du bras pour l'amener dans la position représentée à la figure 2. La tige 100 se déplace pour faire pivoter le levier 78 et amener l'ensemble secondaire dans la position représentée à la figure 2. Ainsi, le mors de cintrage 85 est placé dans une position de pré-cintrage ou de surcintrage par rapport au mors fixe 73 et à l'arbre 72. Le bras 18 passe de la position représentée à la figure 16 à celle représentée aux figures 1 et 9, de sorte que les tubes se trouvent pris entre l'arbre et le mors de cintrage 30.
C'est également une position de
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surcintrage par rapport au mors de cintrage 23.
On fait alors osciller le bras 50 sur son axe d'environ 180 en regardant la figure 1, si l'on désire exécuter un coude à 180 . Dans ce mouvement, la longueur de tube fournie à la machine et qui se trouve dans le bras de support 5 est stabilisée tandis que ce bras pivote vers le haut autour de l'axe 6. Au fur et à mesure que le bras 50 oscille, l'ensemble de cintrage de l'extrémité du bras est maintenu relativement fixe au moyen de la chaîne et des pièces associées, de sorte que le mors de cintrage 85 cintre les tubes autour de l'arbre 72. Le bras 38, avec son mors de cintrage 30, tourne autour de sa portée 31 du fait que son galet 40 se trouve dans la fente de came 41, en obligeant ainsi le mors 30 à cintrer les tubes autour de l'arbre 16.
La forme de la fente de came 41 est déterminée de façon à déplacer le mors 30 autour de l'arbre 16 sensiblement à la même vitesse angulaire que celle du mors de cintrage 85 autour de l'arbre 72. On comprend que le coude absorbe une certaine longueur de tubes autour de l'arbre 16. Par conséquent, la distance entre l'arbre 16 et l'arbre 72 doit varier. L'arbre 72 doit parcourir une sorte de courbe en forme de développante de cercle. L'axe x est de préféren- ce situé en un point tel que les distances radiales du centre x aux différents points de la courbe en développante présentent un écart sensiblement minimum. Si la courbe en développante avait un centre, ce qui n'est Pas le cas, on peut se rendre compte que le centre x serait placé près du centre de la développante.
Les ressorts 56 sollicitent constamment la partie extérieure du bras vers l'intérieur, le galet 63 roulant sur la came 65 dont la sur face est étudiée pour commander le mouvement de l'arbre 72 sensiblement le long de la courbe en développante. En d'autres termes, en plaçant convenablement le centre x, on réduit au minimum l'intervention nécessaire de la came 67. Si l'arbre 72 se déplaçait autour de l'axe y de l'arbre 16 sur le rayon fixe de la position représentée à la figure 1, il parcourerait l'arc b. Cependant, il parcourt en fait une courbe en forme de développante telle que la courbe a, du fait de la forme de la came 65. A la fin d'une opération de cintrage, le mors de cintrage 30 et les pièces associées sont sensiblement placées comme représenté à la figure 12.
On comprend que, pendant l'opération que l'on vient de décrire, le bras 18 maintient par son bossage 36 la plaque 32 et la portée 31 du mors de cintrage dans la position concentrique à l'arbre représentée. A la fin d'une opération de cintrage, l'ensemble de cintrage de l'extrémité du bras apparaît comme indiqué sur la figure 5.
On remarquera maintenant que l'on a exécuté deux coudes sur les tubes, un coude indiqué en d (figure 12) autour de l'arbre 16 et un coude indiqué en e (figure 5) autour de l'arbre 72. Les tubes sont serrés étroitement autour des arbres et, de plus emprisonnés dans les gorges des mors coulissants de cintrage. Par conséquent, pour enlever les différents tubes cintrés, il faut ouvrir la machine et les phases suivantes se produisent : l'ensemble de cintrage comportant le support 70 se déplace de la position représentée à la figure 5 à la position représentée à la figure 13, ce mouvement étant effectué par le fluide envoyé dans le cylindre 118.
La tige 100 se déplace et le bossage 105 entre en contact avec le levier 78 et le fait osciller pour faire passer le mors 85 de la position fermée, comme représenté à la figure 5, à la position ouverte, comme représenté à la figure 13. Le bras 18 de l'arbre 16 pivote de la position représentée à la figure 12 à la position représentée à la figure 16. Au cours de ce mouvement, l'élément 36 quitte la position de verrouillage, comme représenté à la figure 12, en libérant ainsi la plaque 32, et l'élément de came 19 entre en contact avec le galet 42 et fait pivoter la plaque 32 autour de son axe 33, en soulevant ainsi la monture pivotante 31 du mors de cintrage, et le galet 40 du bras 38 entre dans la partie inclinée ±la de la fente en came pour supporter le mors de cintrage et le maintenir soulevé, comme représenté à la figure 16.
On peut
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maintenant enlever les différents tubes en les faisant sortir axialement par rapport aux arbres.
Le mouvement suivant consiste à ramener le bras pivotant à sa position initiale, mouvement dans lequel il tourne dans le sens dextrorsum en suivant l'arc indiqué sur la figure 1, et dans ce mouvement, le galet 42 quitte la came 19 de sorte que la plaque 32 tombe en place avec la butée 34 venant frapper la butée 35, en mettant ainsi en position l'axe du mors de cintrage 30 concentriquement à l'arbre 16. Les pièces sont maintenant dans leurs positions initiales, prêtes à recevoir de nouveaux tubes en position entre les arbres et leurs mors de cintrage respectifs.
Comme indiqué plus haut, il est nécessaire de soutenir les tubes pour les empêcher de s'aplatir, en particulier, lorsqu'on les cintre sur un petit rayon. Par conséquent, les mors de cintrage 30 et 85 comportent des gorges, comme représenté, pour servir de support à chaque tube, En outre, les tubes extérieurs sont supportés au droit de leurs axes ou fibres neutres et chaque tube est en contact avec un autre sur la fibre neutre, de sorte que chaque tube sert de soutien à son voisin.
En outre, en munissant les mors de cintrage de telles gorges pour supporter les tubes, l'étendue du contact entre les mors de cintrage et les tubes est sensiblement augmentée et c'est une des raisons pour lesquelles les mors de cintrage 30 et 85 sont montés coulissant sur leurs supports 28 et 84. En conséquence, lorsque les mors de cintrage tournent autour des arbres, ils ne glissent pas sur les tubes. Les mors 30 et 85 glissent sur leur support 28 et 84 à l'encontre de l'action des ressorts respectifs 130 et 86.
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TUBE BENDING DEVICE.
The present invention relates to an apparatus for bending tubes, and in particular to apparatus and bending elements particularly intended for simultaneously bending several tubes and supporting the tubes to prevent substantial deformation of these tubes during the bending operation.
Although the apparatus can be employed for bending long parts other than tubes, such as, for example, rods or the like, it is believed that the apparatus is most useful for bending tubes and, therefore, is useful. will describe the invention and apparatus with reference to tube bending.
The invention proposes in particular to produce: an apparatus and bending elements for bending tubes over a small radius. For this purpose, bending elements are provided to support a plurality of tubes so that, while being bent over a relatively small radius, the tubes are held and supported to prevent practically any flattening of the tubes upright. elbow.
In this regard, the bending elements are arranged so that the different tubes support each other; - a bending mechanism which practically eliminates friction on the tubes due to the fact that the bending devices shape the different tubes around a bending element or bending shaft; - articulated bending devices which are grooved to receive the tubes, so that the grooved devices can come into contact with the tubes and move away from them, thus facilitating the positioning of the tubes in the bending apparatus and their removal;
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- an improved construction intended to compensate for the shortening of the tubes due to the length which passes through the elbow and which is thus absorbed.
With reference to bending tubes to a small radius, it should be noted that the radius of the elbow is a function of the diameter and wall thickness of the tube. What might be considered a small radius of curvature on a relatively large diameter tube may not necessarily be considered a small radius bend on a smaller diameter tube.
A relatively thick tube could very easily be bent over a certain radius, but this radius could be considered a small radius for a tube with a thinner wall thickness. When bending tubes, for example on 1800, the metal of the tube on the outside of the bend is under tension, while the metal on the inside of the tube is subjected to compression, the terms "outside. "and" interior "relating to the neutral fiber. Under these conditions, the tube tends to flatten as it is bent, particularly when bending a tube to a relatively small radius relative to the diameter and thickness of the tube.
As noted above, the invention is concerned with making a bend on a small radius and holding and supporting the tubes to prevent them from flattening or deforming in any other way.
The invention is particularly applicable to an apparatus for bending several tubes in the form of coils, and the apparatus described herein is intended for the bending of several tubes in the form of coils. However, some of the bending elements or devices can be used to bend tubes other than in the form of coils.
In the accompanying drawings:
FIG. 1 is a general view illustrating a machine constructed according to the invention and showing this machine in profile;
FIG. 2 is a view on a larger scale with cutouts and certain parts in section showing certain bending elements;
Figure 3 is a view of the mechanism shown in Figure 2 looking at the right side of Figure 2;
FIG. 4 is a detail view, in section along line 4-4 of FIG. 3, showing an amplitude limiting device;
Figure 5 is a view of the apparatus shown in Figure 2, illustrating the position of the parts after the execution of a bend;
Figure 6 is a cutaway view illustrating the shortening compensation mechanism which occurs during bending of the tube;
Figure 7 is a section taken substantially along line 7-7 of Figure 6, illustrating construction features;
Figure 8 is a section taken on line 8-8 of Figure 6, showing constructional features of a swing arm; Fig. 9 is a view showing a shaft and a bending device in position to perform bending;
Figure 10 is a section taken on line 10-10 of Figure 9, showing a shaft and a bending device;
Figure 11 is a section on an enlarged scale, showing a bending jaw applied to the tubes to be bent;
Figure 12 is a view of the apparatus shown in Figure
9, showing the position of the elements at the end of a tube bending operation;
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Figure 13 is a view similar to Figure 2, showing the bending mechanism at the end of the arm in the open position;
Figure 14 is a schematic view illustrating the position of the tube, a shaft, and a bending jaw at the end of a bending operation;
Figure 15 is a view of the apparatus shown in Figure 13, showing the elements in the open position to release the bent tube, and
Figure 16 is a view of the mechanism shown in Figure 12, showing the position of the elements after the tube has been released.
The apparatus shown in Figure 1 comprises a frame or base 1 on which is mounted the bending mechanism, the tubes which constitute the workpieces being indicated in W. The tubes are made to enter the machine from the right side by looking at the figure 1. The parts are supported by a support 2 and also in a clamp or part holder 4 on an arm 5 which can pivot around an axis 6. A load device is shown at 8. The different tubes are placed as indicated and the front ends of these tubes can be gripped by a hydraulically actuated clamp 10, for example by means of a movable piston in a cylinder 11. After the first bending operation, the clamp 10 can be dispensed with and the tubes hang an elbow on a pin or support 14.
The machine comprises a shaft 16 mounted on an arm 18 articulated at 19 and which can perform an oscillating movement under the action of a hydraulic device such as a piston movable in a cylinder 20, a piston rod 21 being connected to the arm. 18, as shown in Figure 1.
In the immediate vicinity of the shaft 16 and generally below this shaft, there is a fixed shoe or plate 23 for bending the tubes, carried by a fixed bracket 24. The tubes are placed under the shaft 16 and above the tube. fixed pad 23, as shown in Figure 9.
There is a bending device for bending the tubes around the shaft, in the form of a shoe 23 provided with a grooved bending jaw (Figure 10), the shoe comprising a bearing surface 31 which is journaled in a plate 32. This plate 32 can pivot at 33. The plate 32 has a boss 34 intended to come into contact with a stop 35 and to be held against the stop by a boss 36 of the arm 18 (FIG. 12).
An arm 38, integral with the bending element 28 and with its bearing surface 31, is provided at its end with a roller 40 intended to penetrate into a slot 41 in the form of a closed cam, as we will soon see, and which is also provided with a roller 42. It could be said here that the arm 38 serves to oscillate the bending device 28 around the seat so that it moves around the shaft to bend the tubes.
A main oscillation shaft 44 (Figure 7) can oscillate under the action of a toothed wheel 45 mounted on it and a rack 46 actuated by a piston rod 47 of a piston movable in a hydraulic cylinder 48. This shaft carries an oscillating arm indicated generally at 50. This arm comprises parts which can slide relative to one another. The base part 51 of this arm is keyed on the shaft 44. The sliding and elongated part 52 is mounted on the base part by means of guides 53 and 54 and is subjected to the action of helical springs 56. The springs helicals press on bosses 58 of the base end of arm 52 and react on adjustment screws 60 mounted in threaded tabs 61 carried by base 51 of the arm.
The arm 52 is provided with a roller 63 carried by a yoke 64 whose position can be adjusted by means of a screw 66, and the roller can roll on the surface of an open face cam 65, the purpose of which will appear further. The arm 52 carries the cam element 41. It can therefore be seen that if one does
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rotate the arm 50 in the sinistrorsum direction, looking at the figares 1 9, the lever 38 is driven with the arm and the bending jaw 38 moves around its center in the plate 32.
During this operation, various tubes which are in place, as shown in figure 10, are bent around the shaft 16.
This operation will be described in more detail later. We can see the axis of the arm 50 in x in Figure 6, and we see that this axis is offset from the y axis of work of the shaft.
On the end of the arm 52 is mounted an assembly comprising a support or tab 70 journaled at 71 and carrying a shaft 72 and a fixed bending jaw 76. The support is provided with a chain wheel 74 on which a chain 75 passes. The support carries an oscillation shaft 77 of which is integral an operating lever 78 directed downwards. Arms 80 and 81 mounted on the oscillation shaft 77 support an axis 82. A secondary assembly capable of pivoting on the axis 82 consists of a base member 84 and a bending jaw 85 capable of sliding on. the base member, a spring 86 being interposed which bears on the base member and which acts on the bending jaw to normally urge the sliding member to the right, looking at FIG. 2.
The bending jaw is fixed on the base member 84 by complementary sliding elements indicated at 88. The secondary assembly is subjected to the action of a toggle constituted by two levers 90 and 91 with the interposition of a spring 92 Means for limiting the amplitude of the ospillation include an oscillating arm 94 provided with adjustable stops intended to come into contact with a stop member 95 of the end of travel. On the oscillating arm is mounted a cam 96 intended to come into contact with the member 84, and the latter comprises a finger or projection 97 also intended to come into contact with the cam 96. In the position shown in Figure 2, the bending jaw is in place for a bending operation. Note that cam 96 holds the secondary bending jaw assembly in place against the tubes.
If one rotates the lever 78 in the sinistrorsum direction while looking at figure 2, the cam 96 hits the finger 97 and rotates the secondary assembly around the axis 82, and the levers of the toggle go into the position shown in phantom to maintain the bending jaw and the base member 84 in a high and inclined position relative to the shaft 72.
A means for operating the lever 78 is conveniently in the form of a rod 100 actuated by the piston rod 101 of a piston movable in a cylinder 102; rod has a stopper 104 intended to come into contact with the lever 78. The rod 100 also has a stopper 105 for coming into contact with the lever 78 in another position thereof, as will be seen.
On the arm is mounted a chain gear 110 over which the chain 75 passes. The chain wheel is mounted on a pin 111 which passes through an opening 113 in the part 51 of the arm and which is fixed to the part 52 of the arm. The chain wheel 110 is made integral with the actuating arm 115 by screws 114. This actuating arm may have a special shape as shown in FIG. 1, to avoid certain parts and it is connected to a rod 116 connected. in turn to a piston rod of a hydraulic cylinder 118 articulated on the frame at 119. The chain 75 may be provided with a tension screw 121, since the chain performs only a small movement of oscillation relative to chain wheels.
The bending jaw 30 which cooperates with the shaft 16 is subjected to the action of a spring 130 associated with the jaw 30 by connecting levers 131 and 132. This spring normally maintains the jaw 30 to the right, looking at the figure. 9.
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It will be noted that the bending jaw 30 is provided with several grooves 135 each intended to receive a tube, as shown in FIGS. 10 and 11. The lateral parts of the jaw 30, as indicated at 135 and 136, extend sufficiently to protrude. at least up to the axis or neutral fiber of the outer tubes, and preferably even a little beyond.
The intermediate ribs 138 delimiting the individual grooves 135 are less high and do not reach the axis of the tubes. The grooves are adapted to the tubes, as shown in Figures 10 and 11, and therefore the bending jaw to be used is executed in each case for tubes of a determined diameter.
Consequently, the various tubes surround and support each other substantially on their neutral fiber. As shown in Figure 10, eight tubes are in place, each in a groove 135. The bending jaw 85 is made in the same way, as shown in Figure 3, and has several grooves 140, one for each tube, with intermediate ribs 141 which stop close to the neutral fibers of the tubes and of the side parts 142 and 143 in contact with the outer tubes on their neutral fibers.
The jaw 85, as shown in Figure 3, is in contact with the tubes, but is placed at an angle having what may be called an attack surface 146, as shown in Figure 2, this which results in the appearance of the representation of FIG. 3. Similarly, the bending jaw 30 has an attack surface 148.
The grooves of the bending jaws have substantially the same radius as the tubes that they are to receive and their centers are substantially equal to the centers of the tubes or, in other words, substantially equal to the diameters of the tubes. The intermediate ribs 138 and 148 extend from the lowermost part of the grooves a distance less than the radius, or in other words terminate very close to the neutral fiber of the tubes housed therein. Consequently, when several tubes are suitably placed in the grooves, they are in contact with each other substantially on their neutral fiber.
The outer surfaces of the end tubes of the two bending jaws are supported by side parts 136, 137 and 142 and 143. Therefore, it is seen that the tubes support each other by being in contact with each other and that they are held and cannot be seated. 'flatten laterally as they are arched around the respective trees.
At the start of an operating cycle, the swing arm is in the position shown in Figure 1; the bending assembly which is on the end of the arm is in the open position, as shown in Figure 13. In this position, the assembly is rotated in the sinistrorsum direction from the position shown in Figure 2 and the secondary bending jaw assembly is rotated and kept lifted by the toggle levers, 90 and 91. The shaft 16 is in its retracted position, as shown in Figure 16. Thus , there is a clearance which allows the tubes to be placed laterally in position above the shaft 72 and under the shaft 16. The head ends of the tubes can be clamped by the clamp 10.
With the tubes in this position, the apparatus is set for a bending operation. Oil is introduced into the cylinder 118 to rotate the chain wheel 110 which, through the chain 75, rotates the entire end of the arm to bring it into the position shown in Figure 2. The rod 100 moves to rotate the lever 78 and bring the secondary assembly into the position shown in Figure 2. Thus, the bending jaw 85 is placed in a position of pre-bending or overbending relative to to the fixed jaw 73 and to the shaft 72. The arm 18 passes from the position shown in Figure 16 to that shown in Figures 1 and 9, so that the tubes are caught between the shaft and the bending jaw 30 .
It is also a position of
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overbending in relation to the bending jaw 23.
We then oscillate the arm 50 on its axis of about 180 by looking at Figure 1, if it is desired to perform a 180 bend. In this movement, the length of tube supplied to the machine and which is in the support arm 5 is stabilized while this arm pivots upwards around the axis 6. As the arm 50 oscillates, the arm end bending assembly is held relatively fixed by means of the chain and associated parts, so that the bending jaw 85 bends the tubes around the shaft 72. The arm 38, with its jaw bending 30, rotates around its seat 31 because its roller 40 is in the cam slot 41, thus forcing the jaw 30 to bend the tubes around the shaft 16.
The shape of the cam slot 41 is determined so as to move the jaw 30 around the shaft 16 at substantially the same angular speed as that of the bending jaw 85 around the shaft 72. It is understood that the elbow absorbs a pressure. certain length of tubes around shaft 16. Therefore, the distance between shaft 16 and shaft 72 must vary. The shaft 72 must follow a sort of curve in the form of an involute of a circle. The x axis is preferably located at a point such that the radial distances from the center x to the various points of the involute curve exhibit a substantially minimum deviation. If the involute curve had a center, which is not the case, we can see that the center x would be placed near the center of the involute.
The springs 56 constantly urge the outer part of the arm inwards, the roller 63 rolling on the cam 65, the surface of which is designed to control the movement of the shaft 72 substantially along the involute curve. In other words, by properly placing the center x, the necessary intervention of the cam 67 is reduced to a minimum. If the shaft 72 moved around the y axis of the shaft 16 on the fixed radius of the position shown in Figure 1, it would travel through arc b. However, it actually traverses an involute-shaped curve such as curve a, due to the shape of the cam 65. At the end of a bending operation, the bending jaw 30 and the associated parts are substantially placed. as shown in figure 12.
It will be understood that, during the operation which has just been described, the arm 18 maintains by its boss 36 the plate 32 and the bearing surface 31 of the bending jaw in the position concentric with the shaft shown. At the end of a bending operation, the arm end bending assembly appears as shown in Figure 5.
It will now be noted that two elbows have been made on the tubes, an elbow indicated at d (figure 12) around the shaft 16 and an elbow indicated at e (figure 5) around the shaft 72. The tubes are tightly wrapped around the shafts and further trapped in the grooves of the sliding bending jaws. Therefore, to remove the various bent tubes, the machine must be opened and the following phases occur: the bending assembly comprising the support 70 moves from the position shown in Figure 5 to the position shown in Figure 13, this movement being effected by the fluid sent into cylinder 118.
Rod 100 moves and boss 105 contacts lever 78 and oscillates it to move jaw 85 from the closed position, as shown in Figure 5, to the open position, as shown in Figure 13. The arm 18 of the shaft 16 pivots from the position shown in Figure 12 to the position shown in Figure 16. During this movement, the element 36 leaves the locking position, as shown in Figure 12, in thus releasing the plate 32, and the cam member 19 contacts the roller 42 and rotates the plate 32 about its axis 33, thereby lifting the swivel mount 31 of the bending jaw, and the roller 40 of the arm 38 enters the inclined part ± 1a of the cam slot to support the bending jaw and keep it raised, as shown in figure 16.
We can
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now remove the various tubes by making them come out axially in relation to the shafts.
The next movement consists in returning the pivoting arm to its initial position, in which movement it rotates in the dextrorsum direction following the arc indicated in FIG. 1, and in this movement, the roller 42 leaves the cam 19 so that the plate 32 falls into place with the stop 34 striking the stop 35, thus positioning the axis of the bending jaw 30 concentrically with the shaft 16. The parts are now in their initial positions, ready to receive new tubes in position between the shafts and their respective bending jaws.
As mentioned above, it is necessary to support the tubes to prevent them from flattening, especially when bending them on a small radius. Consequently, the bending jaws 30 and 85 have grooves, as shown, to act as a support for each tube. In addition, the outer tubes are supported in line with their axes or neutral fibers and each tube is in contact with another. on the neutral fiber, so that each tube serves as support for its neighbor.
Further, by providing the bending jaws with such grooves to support the tubes, the extent of contact between the bending jaws and the tubes is substantially increased and this is one of the reasons why the bending jaws 30 and 85 are. slidably mounted on their supports 28 and 84. Consequently, when the bending jaws rotate around the shafts, they do not slide on the tubes. The jaws 30 and 85 slide on their support 28 and 84 against the action of the respective springs 130 and 86.