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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.