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"Procédé et machine pour la fabrication de convecteurs de tubes à ailettes,et d'éléments analogues".
Il est de plus en plus fait usage, comme échangeurs thermiques, d'éléments généralement dénommés convecteurs et formes par un empilage de plaques profilées solidarisées à une structure tubulaire destinée à être reliée à une canalisation d'un fluide à température différente de celle du local dans lequel se trouve le convecteur.
De tels montages trouvent application pratiquement dans tous les cas d'échangeurs thermiques entre l'air ambiant et un fluide en circulation, par exemple les installations de chauf- fage, les installations de conditionnement d'air, les installation de refroidissemnt, etc...
En raison de la conformation même des éléments con-
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stitutifs de tels convecteurs, ils sont fabriqués, à ce jour, soit d'une manière artisanale, soit d'une manière semi-industriel le. Dans ce dernier cas, les plaquettes ou ailettes destinées à l'obier les empilages sont façonnées par des moyens mécaniques qui peuvent être entièrement automatisés cependant que le montage, s'effectue par des moyens manuels.,
Il en résulte que, par ces processus hybrides, on' perd tout le bénéfice de la rapidité de la fabrication; ou bien il est nécessaire de faire appel à une main-d'oeuvre nombreuse, toutes choses qui influencent défavorablement le prix de revient.
Pour ces raisons, de tels convecteurs sont encore à l'heure actuelle, considères comme relativement coûteux et le développement de leurs applications s'en trouve retardé.
La présente invention apporte une solution sys- tématique a ce problème en mettant en oeuvre un procédé et une machine rendant le façonnage ot le montage entièrement automati- ques, tout un autorisant le montais au rythme même du façonnage.
Dans ces conditions, non seulement le montage des éléments bénéficia du travail effectué mécaniquement, mais l'in- dics do productivité se trouve considérablement amélioré, une telle machine étant capable de fonctionner entièrement seule, un ouvrier qualifié pouvant être préposé à la surveillance d'une pla mité de telles machines uniquement en vue d'intervenir en cas de défection ou pour assurer l'enlèvement dos convecteurs terminus et l'introduction, dans la machine, du matériel néces- sairc pour l'exécution des éléments constitutifs des convecteurs.
Un premier objet d'invention consiste à prévoir un procédé nouveau qui, mettant en oeuvre, d'une part, les élé- ments de la structure tubulaire du convecteur et, d'autre part, une oande métallique en bobine, façonne ex-bobine chaque élément ou ailette du convecteur et les empile et les fixe, immédiatement et automatiquement, sur ladite structure tubulaire en sorte que
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le façonnage et le montage s'effectuent quasi simultanément au même rythme,
Un autre objet d'invention consiste à prévoir une machi- ne qui permet Inapplication rationnelle de ce procédé, machine présentant un encombrement réduit, assuré d'un fonctionnement entièrement automatique et comportant des moyens de réglage et de sécurité originaux.
D'autres objets d'invention encore concernent les moyens originaux pour assurer l'alimentation contrôlée du dispositif de façonnage, réaliser le transfert rapide et systématique des éléments de convecteur' de l'endroit de façonnage à l'endroit -de' montage et pour assurer le.montage desdits éléments de convecteur' automatiquement, chaque élément étant semblablement sollicité et guidé en vue d'une mise en pool Ion parfaitement correcte*
Enfin, les convecteurs ainsi réalisés constituent aussi objet d'invention en ce que pour la conformation originale des plaques profilées qui, par leur forme et leur position rela- tive, délimitent deux faces parallèles continues rendant superflu ]:
'apport traditionnel de deux parois latérales,
Ces éléments .d'invention sont décrits dans un exemple préférentiel mais non limitatif en se référant aux dessina annexés dans lesquels : la figure 1 montre schémtiquement, on vue perspective un convecteur du type vice dans les procédé.et machine selon l'invention; la figure 2 montre en vue perspective un élément de convecteur; la figure 3 montre une coupa selon la ligne III-III de la figure2; la figure 4 est une représentation schématique du procédé selon l'invention; la figure 5 représente, en vue photographique, une machi-
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ne selon l'invention ;
les figures 6 et 7 représentent, en vue de face et en plan, les éléments essentiels du dispositif d'alimentation de la machine dont l'emplacement est indiqué en F6 à la figure 5; les figures 8 et 9 représentent, à échelle agrandie, lee parties indiquées en F8 à la figure 6 et en F9 à la figure 7; les figures 10 et 11 représentent des coupes, respect!-, vexent, selon les lignes X-X et XI-XI de la figure 6 ; la figure 12 représente une coupe selon la ligne XII-XII de la figure 8; la figure 13 représente une coupe selon la ligne XIII-XIII de. la figure 4 ; '; les figures 14 et 15 représentent schématiquement, en vue en élévation et en vue en plan, le dispositif de transfert entre les endroits de façonnage et de montage, dispositif dont l'emplacement est indiqué en F 14 à la figure 5;
la figure 16 représente le dispositif de la figure 14 dans une autre position caractéristique; la figure 17 est une vue arrière de la machine selon la flèche F17 de la figure 5; les figures 18 et 19 représentent des coupes, respecti- varient, selon les lignes XVIII-XVIII et XIX-XIX de la figure 17; la figure 20 est une coupe selon la ligne XX-XX de la figure 18; la figure 21 schématise les éléments essentiels de la commande du cadre-butée du dispositif de montage; la figure 22 représente on vue de face avec coupe ra- diale partielle la partie supérieure des éléments tubulaires du convuctour pendant le processus de montage.
Le procès pour l'exécution automatique do convecteurs consiste substantiellement à déplacer, d'une manière contrôlée, ex-bobine, une bande de métal en regard d'une presse d'estampage;
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à découper, perforer et profiler, à la fois, un élément de convec- teur tel que, par cette opération unique;il soit entièrement conditionné pour le montage;
à transférer l'élément de convecteur ainsi façonne en aplomb de la structure tubulaire préalablement fixée sous la presse de montage et, enfin, à déplacer et fixer à l'endroit voulu l'élément de convecteur sur ladite structure tubulaire, ces opérations étant répétées, jusqu'à empilage, res- pectivement fixation mutuelle, desdits éléments de convecteur sur la hauteur prédéterminée, c'est-à-dire la longueur du convec- teur à réaliser, toutes ces opérations étant mutuellement synchro-' nisées en sorte d'assurer à l'opération de montage le même rythme , que l'opération de façonnage.
Ce procédé est schématisé sommairement à la figure 4, dans laquelle la bande mutait que d'alimentation est représentée en 1. la presse de façonnage en 2, le dispositif le transfort en 1 et la presse de montage en 4.
Le convecteur considéré à titre d'exemple est, comme schématise à la figure 1, constitue par une structure tubulaire formée, en l'occurrence, de deux tubes 5 repliés en forme de U et dant les branches présentent une longueur supérieure à celle du convecteur considéré. Sur cette structure tubulaire sont fixes des éléments ou plaques 6, généralement de forme quadranulaire, dont deux bords parallèles sont repliés du même côté a 30 de manière à former deux rebords 7-8, cette plaque présentant un certain nombre de Ictères ondulations 9, ainsi qu'en l'occurrence quatre trous 10 produits par refoulement de la matière en sorte que chaque trou se trouve prolongé par une collerette 11.
Le diamètre intérieur d desdits trous 10 est légèrement inférieur au diamètre D desdits tubes 5. L'écartement d'axe en axe entre les branches parallèles de ces tubes est égal a la la distance d'axe en axe des trous 10 desdites plaques 6.
Chacune des opérations du procède est exécutée d'une
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manière systématique,parfaitement réglée et sous le contrôle de
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: ispouitifs de sécurité ad hoc. L'ensemble des différentes stations du cycle opérationnel réalisant ce procède eut rassemblé sous un encombrement réduit dans la forme d'une machine unique formant en soi une unité de production complète, les convecteurs étant livrés par la machine pratiquement prêts à l'usage.
.vans un exemple d'exécution, cette machine, comme
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3Cu,;raat.i:H'; dans :Jeu ûlêments essentiels aux figures 5 à 22, com- nort( un oâti .,j;l'.:;ral JL± servant de support aux dispositifs et ap- ::r t:? ::, oyopres aux différentes stations du procédé.
L.3. station de fabrication ou de confection des éléments 1. .;..;:, t un dispositif d'alimentation e.t un dispositif d'estam- p:4)r....
Le dispositif d'alimentation est, en l'occurrence, con- utitit, par un ,iè,;o 12 sur lequel prend appui l'axe 14 d'une bobine ,'.=a':: pat* l'enroulement d'une bande métallique 16 #lotit la largeur m l' 0paioseur sont égales, respectivement, à la 9.s r., ràfßp:iaEâc et a l'épaisseur des éléments ,6 à confectionner.
:t bande JU> est positivement guidée par une gouttière inn1i.nt5e XI aboutissant il proximité du point de convergence entre a: rouluau support 1>- et le dispositif d'entraînement proprement dit constitué, un l'occurrence, par une pluralité de courroies sans fin 12 prenant appui sur trois rouleaux 20-21-22 dont l'un, op 1'occurrence le rouleau 20, est relié à l'axe d'un moteur 23 par l'intermédiaire d'un réducteur ou d'un variateur de vitesse
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2n. Ce moteur 2 est conditionné de manière à pouvoir être immo- bilisu instantanément, ce qui permet d'assurer un déroulement interrompu de ladite bande 16 avec un pas rigoureusement constant.
Ce pas est lui-même réglable à l'intervention d'un dispositif extrêmement simple. Celui-ci est constitué substantiellement par un disque 25 de diamètre relativement grand présentant une jante
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?.b en une matière adhérente. L'axe 2± de ce disque, en contact
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permanent avec la bande métallique 16, est porté par un levier 28 articule par un bout à un axe fixe 29.
Un second levier, 30, disposé dans un plan parallèle a celui qui conduit le premier levier 28, est terminé à un bout par un curseur 31 intérieurement fileté et engagé sur une tige filetée 32 prenant appui, par ses deux bouts, sur une double potence 33, l'extrémité supérieure de cette tige filetée 32 étant garnie d'un bouton de manoeuvre mole- té 34, tandis que l'autre bout est garni d'un ressort prenant appui, d'une part, sur la potence inférieure et, d'autre part, sur une embase 36 de manière à éviter tout jeu intempestif de ladite tige filetée. La double potence 33 est solidarisée au sus- dit levier 28 porté par le susdit axe 29, ce dernier étant sup- porté par des montants 37 solidaires du bâti gênerai 12. Les deux bouts libres des leviers 28-30 sone péunos par un ressort de rappel permanent 38 sollicitant ledit levier 30 vers le susdit disque 25-26.
Ce levier 30 porte, en son milieu, un axe 39 vers les deux bouts duquel sont calés, respectivement, les galets 40- 41. Le galet 40, également de préférence garni sur sa jante d'une matière adhérente, est appelé, à l'intervention du susdit ressort 38, à rester en contact permanent avec le disque 25. Le galet supérieur 41 présente une échancrure latérale 42. n regard de ce galet supérieur 41, est disposé un microcontact 43 dont l'élément de manoeuvre 44 est en connexion permanente avec la partie périphérique dudit galet supérieur 1. Cette connexion est telle que ce microcontact est ouvert tant que son élément de manoeuvre est en présence de la partie concentrique et il s'ouvre instantanément lorsque ledit organe de manoeuvre 44 se trouve en présence de ladite échancrure 42.
Ce microcontact 43 contrôle le circuit d'alimentation du moteur 23. Ainsi, se trouve contrô- lée la longueur ou pas de chaque mouvement de la bande métallique 16. Pour varier ce pas, il suffira de tourner en sens convenable le bouton moleté 34 pour modifier la position relative entre le
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galet 40 et le disque 25-26. Une échelle graduée ou information; graphique adéquate quelconque pourrait être aménagée en regard du curseur 31 afin de pouvoir assurer ainsi un changement, respec-, tivement un réglage de la longueur du pas du mouvement de ladite bande métallique 16, par simple contrôle visuel.
La bande métalli- que 16, est ainsi amenée pas à pas dans la presse de façonnage proprement dite. r
Pour assurer un travail rapide, moyennant une simplifica- tion maximum de la machine, il a été jugé préférable d'introduire le bout libre de ladite bande 16 entre le poinçon et la matrice de la presse de façonnage 2, d'une telle manière que ledit bout de ladite bande métallique soit maintenu en porte-à-faux, c'est-â- dire entièrement libre, ce qui autorise de faire intervenir quasi instantanément la presse de façonnage sur toute la largeur de la bande, c'est-à-dire donc sans nécessité de prévoir des pièces de guidage positif et leur effacement au moment de leur estampage.
Pour permettre cette amonés en porte-à-faux du bord libre de la bande métallique, sa très faible épaisseur et sa grande souplesse relative, on a introduit, dans le procédé, res- pectivement dans la machine, une phase complémentaire consistant t a déformer localement le bout libre de ladite bande afin d'en augmenter à suffisance le moment d'inertie en lui donnant ainsi une raideur suffisante pour se maintenir correctement dans l'espace de faible hauteur ménagé entre la matrice et le poinçon de façon- r '. ce.
A cet effet, la bande 16 est légèrement contrainte par la coopération de deux guides latéraux 45-46 et d'un galet intermé- diaire 47 disposé en sorte que sa génératrice supérieure se trouve d un niveau légèrement au-dessus du niveau desdits guides laté- raux 45-46. Ainsi, automatiquement, le bout libre de la bande
16 se trouve déformé on présentant une flèche suffisante pour pouvoir se maintenir correctement en porte-à-faux dans la presse de façonnage.
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Quant à la presse de façonnage proprement dite 2, elle combine les dispositifs nécessaires pour couper 4 longueur le tronçon de bande métallique nécessaire au façonnage d'un élément pour produire les trous 10 avec leur collerette et pour donner à l'élément son profil particulier,
Ces dispositifs appliquent des moyens connus dans la technique de l'estampage et du poinçonnage. Toutefois, il était indispensable, en l'occurrence, de conditionner spécialement cet- te station de façonnage en prévision du transfert ultérieur de l'élément façonné vers la station de montage. A cet effet, comme particularité, le poinçon 48 comporte, sur deux bords, des cou- teaux 49-50. et ceux-ci présentent, sur leur face intérieure, un épaulement longitudinal, respectivement 51-52.
Lesdits couteaux et épaulement sont dimentsionrnés et profiles en manière telle que, lorsque 1' élément .6 est entièrement façonné, il est entraîné vers le haut par ledit poinçon 48. On observera égale- ment que, par ce moyen, l'élément terminé 6 a été séparé de la matrice sous-jacente, ce qui permettra le libre fonctionne- ment ultérieur du dispositif de transfert. Ce dernier, comme schématise aux figures 14 à 16, est constitué substantiellement par une fourche 54 dont les deux dents sont biseautées et présentent, dirigés vers l'extérieur, des tenons, respective- ment 55-56.
Le manche de ladite fourche est constitué par une tige 57 portant un piston 58 d'un dispositif à fluide comprimé schématisé en.52. Le guidage positif de ladite fourche est as- suré par des tringles latérales 60-61 coopérant avec des guides fixes, respectivement 62-63. L'ensemble de ladite fourche, son dispositif à fluide sous pression et ses éléments de guidage sont articulés autour d'un axe horizontal 64 et sollicités par un dispositif élastique de poussée permanente 65.
Au-delà de la station de façonnage 2, le dispositif de transfert est complété par des guides fixes latéraux 66-67 dont
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les bouts libres, respectivement .68-.6, sont amenés à un niveau inférieur, des rails d'appui, respectivement 10-11, étant prévus au niveau initial desdits guides fixes, respectivement 66-67..
Celle-ci comprend trois parties essentielles dont la presse de montage proprement dite, le dispositif de sécurité limitant la course de ladite presse de montage et les moyens de soutien tem-
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horaires dec bouts libres des éléments tubulaires.
La presse de montage est constituée substantiellement
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par un dispositif moteur z, fluide comprimé schématisé en 1l et dont la tiec ae piston 1.2 est intérieurement terminée par un plateau ornent profilé joh conditionné pour pouvoir empiler les ients 6 sur la structure tubulaire 2.
Il est important qu'au fur et à mesure que s'élève ledit empilage, la course de ladite presse de montage soit rac- courcie d'une quantité égale substantiellement à l'épaisseur d'un Plument 6 en sorte que chacun de ceux-ci, quelle que soit sa
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position dans l'empilage, soit sollicité pratiquement dans des conditions identiques. A cet effet, est prévu un cadre-butée 75. ge cadre-butée est équipé à la manière d'un curseur ou chariot et prend appui, vers ses quatre sommets, par l'intermédiaire d'un
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zou du "aies 1i.-ll-rg, sur des rails verticaux 12 fixés, chacun, latéralement, à une crémaillère 80 lesquelles crémaillères sont fermement fixées, vers leur extrémité, au bâti de la machine.
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part et d'autre dudit cadre-butée 25. et entre chaque paire de crémaillères fixes 80 est interposée une crémaillère mobile 81.
Ces deux crémaillères mobiles 81 sont rendues solidai- res d'un pont supérieur 82 lui-même rappelé en permanence vers la Dosition basse par des ressorts 83 fixés, d'autre part, au bâti ancrai 12. Dans chaque crémaillère est engagé un cliquet
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34 et les trois cliquets correspondant à un mme alignement de crémaillère 80-1 sont montés libres sur un axe commun z, pre- nant appui sur le cadre-butée 75. Lesdits cliquets 8W sont
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prolongés vers l'arriére et prennent appui, par cette partie pro- longée, 86, sur un support commun 87 formé par une barre prenant également appui sur ledit cadre-butée 75.
Chaque cliquet est sollicité en permanence vers ledit support commun 87 par un ressort de rappel individuel 88. Enfin, en vue de permettre une éventuelle manoeuvre manuelle desdits cli- quets 84. les axes 85 sont aménagés d'une telle manière qu'à l'intervention d'un levier de manoeuvre 89, lesdits cliquets puissent être manuellement et temporairement effacés par rapport à leur crémaillère respective.
Le dispositif moteur destiné à déplacer ledit cadre- butée 75 pas à pas au fur et à mesure du montage d'un convecteur sera, de préférence, un dispositif à fluide sous pression schéma- tisé à la figure 21. En l'occurrene. il sera constitué par deux petites pompes ou vérins 90 dont les pistons sont directement réunis au pont supérieur .82 tandis que leurs cylindres sont insérés dans une canalisation schématisée en 91, laquelle fait partie également du circuit d'alimentation du dispositif pneuma- tique 72 commandant la presse de montage d'une telle manière qu'on peut ainsi, par un simple jeu de vannes, assurer un synchronisme parfait entre les mouvements de ladite tresse de montage et du susdit cadre-butée 75.
Sous le cadre-butée 75 est prévue une table 92 de grande stabilité prenant appui sur des montants 93 extérieurement filetés, en sorte que, par leur rotation dans un sens ou en sens opposé, ladite table 92 peut être respec- tivement abaissée ou relevée au prorata de la longueur des oonveo- teurs exécuter. Lesdits montants filetés 93 seront, à cet effet, pourvus d'un moyen de manoeuvre connu en soi.
Enfin, il est important de pouvoir assurer aux éléments tubulaires 2 une position parfaitement correcte en sorte de pou- voir empiler systématiquement et à un rythma relativement rapide les éléments 6 sur ladite structure tubulaire,
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Le problème ainsi posé est délicat en ce qu'au départ ces cléments tubulaires, qui présentent une longueur relativement grande, ne sont maintenus que par leur partie inférieure. En ' raison de ce porte-à-faux et de l'élasticité propre de ces élément tubulaires, il est pratiquement impossible de les maintenir tels quels et librement en position correcte tout au moins jusqu'à ce que l'empilage ait atteint une certaine hauteur.
Le problème est double : maintenir d'une manière stable et en position correcte le, éléments tubulaires et introduire un moyen de centrage ou de guidage positif des éléments 6 au moment de l'opération d'empilage.
En vue d'assurer ce centrage conformément à l'invention,! on applique des aiguilles de centrage spéciales 94 présentant une ti cylindrique 95 susceptible d'être engagée à frottement doux dans chaque bout libre ouvert de la structure tubulaire.Cette time est prolongée par une tête présentant une embase d'appui 96. un profond décolletage 97 et un embout cylindro-biconique 98, lui-même prolongé par un bout effilé 99.
Ces aiguilles de centrage 94 sont d'ailleurs conditionnées par la dimension de la tige 95 et le poids total d'une telle manière qu'elles soient capables de se maintenir, par leur propre poids, dans leur position correcte sans craindre qu'elles ne puissent être intempestivement soule- vues pendant la marche de la machine. uant au dispositif utilisé pour immobiliser en position correcte le bout libre de ladite structure tubulaire, il est, en l'occurrence, constitué par deux volets 100 fixés, chacun, sur un ax 101 prenant appui sur les montants 102 fixés à la partie supé- rieure du bâti de la machnne.
Lesdits volets présentent, chacun, deux échancrures 1@@-180 de forme circulaire dont le diamètre est très légèrement superieur a la partie cylindrique de l'embout des aiguilles de sentrage 94, cette partie circulaire étant réunie au bord adjacent
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par une entrée évasée. Sur chaque axe 101 est fixée une fourche 105 disposée et profilée de manière à pouvoir coopérer avec un petit tenon 106 présenté par le plateau 74 de la presse de mon- tage 4.
Ces volets 100-105 sont sollicités en permanence par un ressort 107 en sorte de fonctionner 4 la manière d'un cul- buteur (tumbler), ce qui donne une bonne stabilité à cet élément mobile dans deux positions caractéristiques, @e fonctionnement de la machine compacte ainsi con- ditionnée est entièrement automatique et se comprend aisément comme suit : au départ, la station d'exécution ou do façonnage des éléments .6 est alimentée par une bobine 15 capable de débiter une bande de métal convenant au prorata des pièces à réaliser et dont la largeur et l'épaisseur sont prédéterminées au prorata, respectivement, de la largeur et de l'épaisseur des éléments à exécuter.
Dans la station de montage est fixée une structure tubulaire formée, par exemple, par deux tubes repliés en U et étant engagés, vers leur bout coudé, par une plaque d'about 108 fixée à la table 92 par tout moyen approprié, schématisé, en l'occurrence, par les clames 109.
Dans chaque bout libre ouvert de cette structure tubu-. laire, est préalablement engagée une aiguille de centrage 94.
Sous l'effet du ressort de rappel 107,.les volets 100-105 sont amenés en position active,c'est-à-dire que chacun de ces volets engage automatiquement deux aiguilles 'de centrale 94, formant ainsi un appui supérieur tel que disparaît le porte--faux de la structure tubulaire et que celle-ci' se trouve maintenue d'une manière stable en position correcte.
La presse de montage 4 se trouve en position haute;- la table 92 a été mise à hauteur convenable au prorata de la longue du convecteur à exécuter et le cadre-butée 75 est dans sa posi- . tion la plus rapprochée dudit tablier 92, c'est-à-dire sa posi-
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tion de du part.
Quant au dispositif de transfert 3, il est en position effacée, c'est-à-dire en amont de la station de façonnage 2.
Enfin, dans cette dernière, on a. par la manoeuvre On sens convenable du bouton moleté 34, amené le galet 40 en posi- tion correcte par rapport au disque mesureur 25 au prorata dela longueur de métal à. débiter pas à pas.
La machine est alors mise en route. Le moteur 23, par l'intermédiaire du réducteur 24, met en mouvement la courroie d'entraînement 19. La bande métallique 16 s'avance et son bout libre est déformé systématiquement en passant sur le galet.!!1.. de oout libre acquiert ainsi une raideur suffisante pour pouvoir ce maintenir en porte-à-faux sur la longueur débitée et détermi- née par la manocuvre du microcontact 43 sous l'effet du galet echancré 41 monte sur l'axe 12 du galet 40 entraîné par le dis- que assureur 25. Lorsque cette longueur prédéterminée est attein- t@@ le..micro-contact coupe l'alimentation du moteur 23.
A ce moment, le bout en porte-à-faux de la bande 16 se trouveen posi- tion correcte dans la presse de façonnage 2. A ce moment, par tout moyen connu, est manoeuvrée l'entrée du fluide sous pres- sion dans ladite presse de façonnage 2 et celle-ci fonctionne de la manière connue en estampant en une opération, en l'occurrence, un élément 6 tel que représenté aux figures 2 et 3.
Lorsque la presse de façonnage 2 est revenue dans sa position initiale, également par des moyens connus, est actionne le moyen d'adduction de fluide sous pression à la station de transfert 3.
En se déplaçant vers l'avant, la fourche 54 de l'équi- page mobile de cette station de transfert supporte et entraîne l'élément 6 qui était provisoirement supporté par le plateau de la presse de façonnage, comme précédemment exposé. Continuant sa course, ledit équipage mobile amène l'élément en position cor- recte sous la presse de montage 4. A ce moment, l'ensemble du
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dispositif de transfert s'incline, amenant ainsi ladite fourche 54 à s'effacer sous l'élément 6 lequel est déposé sur les volets 100 de la station de montage. La position correcte de la plaque 6 a été assurée par le fait qu'au moment où elle a été déposée sur lesdits volets 100. elle a été engagée via ses orifices 10 par les aiguilles de centrage 94.
A ce moment, toujours par des moyens connus, le fluide sous pression est admis dans la station de montage. En premier lieu, ce fluide sous pression atteint les
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pompes ou vérins 2Q en sorte que, via le pont R2, les crémaillères mobiles 81 sont fermement solloieît6on vers le bas. Sitôt après, le fluide sous pression actionne la presse de montage 4. Celle- ci, par ses tenons 106, fait d'abord culbuter les volets 100 via les fourches 105 et amène ainsi l'élément j6 en empilage sur la structure tubulaire.
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Comme le diamùtre des orifices 10 des éléments 6 est très légèrement inférieur au diamètre des éléments tubulaires 5. la même presse assure ainsi une Bolidarisation énergique antre ces différente éléments. En fin de course est automatiquement actionné un microcontact 110 qui renverse le circuit d'alimenta-
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tion de la presse de montage 4 et des pompes ou vérins $0. Ladite presse de montage 4 et ledit cadre-but6e 12 sont oonlitionn48 d'une telle manière que ce dernier reporte une grande partie de l'effort dynamique sur les crémaillères fixes 80.
Le susdit renversement du fluide nous pression dans la station de montage opère tout d'abord le retour en position ini-
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tiale du plateau 140 lequel, par ses tenons 106, a ramena les volets 100 via les fourchas 0. dans leur position active. A peu près simultanément, les pompes ou vérins 90 ont aussi été action- nés en sens inverse en exerçant une traction, de bas en haut, sur
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los er6mailières mobiles RI, via le pont . Ces orútnaillôr8s ont élevé d'un pas le cadre-butée 12. lequel est ensuite immabili- sé dans cette nouvelle position de la manière indiquée par les
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cliquets 84 et les crémaillères fixes 80.
La différence de niveau occupé par ledit cadre-butée 75 après chaque déplacement est virtuellement égale à l'épaisseur totale des bords redressés 8 des éléments 6. En reprenant sa position initiale, la presse de montage 4 actionne le microcon- tact supérieur 111, lequel ferme le circuit du moteur 23 du dis- positif d'alimentation et la machine se trouve ainsi à nouveau prête pour un cycle opérationnel complet. Ces cycles seront répétée jusqu'à obtention d'un empilage de hauteur égale à la longueur du convecteur à exécuter.
Il va de soi évidemment que l'on adaptera cette machine au type de convecteur à réaliser. Egalement, il faut comprendre que la fabrication de convecteurs a été choisie à titre d'exemple mais que le procédé et la machine peuvent être adaptés pour réaliser tous articles similaires essentiellement caractérisés par l'empilage d'éléments emboutis.
Le procédé pourra aussi être appliqué à partir de dif- férentes machines et celles-ci pourront présenter toutes varian- tes provenant du choix et de la mise en oeuvre des différents moyens connus, plus particulièrement pour manoeuvrer les parties mobiles de la machine.
L'invention s'étend donc non seulement au procédé mais à toutes machines capables d'appliquer ce procédé ainsi qu'aux convecteurs ou autres produits industriels résultants.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Process and machine for the manufacture of finned tube convectors, and the like".
It is more and more used, as heat exchangers, of elements generally called convectors and formed by a stack of profiled plates secured to a tubular structure intended to be connected to a pipe of a fluid at a temperature different from that of the room. in which the convector is located.
Such arrangements find application practically in all cases of heat exchangers between ambient air and a circulating fluid, for example heating installations, air conditioning installations, cooling installations, etc. .
Due to the very conformation of the elements con-
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stitutives of such convectors, they are manufactured, to date, either in a traditional way, or in a semi-industrial way. In the latter case, the plates or fins intended to obey the stacks are shaped by mechanical means which can be fully automated while the assembly is carried out by manual means.
It follows that, by these hybrid processes, one loses all the benefit of the speed of the manufacture; or else it is necessary to call upon a large labor force, all of which adversely affect the cost price.
For these reasons, such convectors are still considered to be relatively expensive at present, and the development of their applications is thereby delayed.
The present invention provides a systematic solution to this problem by implementing a method and a machine making the shaping and the assembly entirely automatic, while allowing the assembly at the same rate of shaping.
Under these conditions, not only the assembly of the elements benefited from the work carried out mechanically, but the productivity index is considerably improved, such a machine being able to operate entirely on its own, a qualified worker being able to be assigned to the supervision of the machine. a limit on such machines only in order to intervene in the event of a fault or to ensure the removal of the final convectors and the introduction, into the machine, of the material necessary for the execution of the constituent elements of the convectors.
A first object of the invention consists in providing a new process which, using, on the one hand, the elements of the tubular structure of the convector and, on the other hand, a metal coil in a coil, forms an ex-coil. each element or fin of the convector and stacks and fixes them, immediately and automatically, on said tubular structure so that
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shaping and assembly are carried out almost simultaneously at the same rate,
Another object of the invention consists in providing a machine which allows the rational application of this method, a machine having a reduced size, guaranteed to operate fully automatically and comprising original adjustment and safety means.
Still other objects of the invention relate to the original means for ensuring the controlled supply of the shaping device, carrying out the rapid and systematic transfer of the convector elements from the place of shaping to the place of assembly and for ensure the assembly of said convector elements' automatically, each element being similarly stressed and guided for a perfectly correct ion pooling *
Finally, the convectors thus produced also constitute an object of the invention in that, for the original conformation of the profiled plates which, by their shape and their relative position, delimit two continuous parallel faces making it superfluous]:
'' traditional addition of two side walls,
These elements .d'invention are described in a preferred but non-limiting example with reference to the appended drawings in which: Figure 1 shows schematically, a perspective view of a convector of the vice type in the process and machine according to the invention; Figure 2 shows a perspective view of a convector element; Figure 3 shows a section along the line III-III of Figure 2; FIG. 4 is a schematic representation of the method according to the invention; Figure 5 shows, in photographic view, a machine
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ne according to the invention;
FIGS. 6 and 7 represent, in front view and in plan, the essential elements of the feed device of the machine, the location of which is indicated at F6 in FIG. 5; FIGS. 8 and 9 represent, on an enlarged scale, the parts indicated at F8 in FIG. 6 and at F9 in FIG. 7; Figures 10 and 11 show sections, respect! -, vex, along lines X-X and XI-XI of Figure 6; FIG. 12 represents a section along the line XII-XII of FIG. 8; FIG. 13 represents a section on the line XIII-XIII of. figure 4; '; FIGS. 14 and 15 represent schematically, in elevation view and in plan view, the transfer device between the shaping and mounting locations, the device whose location is indicated at F 14 in FIG. 5;
FIG. 16 shows the device of FIG. 14 in another characteristic position; FIG. 17 is a rear view of the machine along arrow F17 of FIG. 5; Figures 18 and 19 show sections, respectively, vary along lines XVIII-XVIII and XIX-XIX of Figure 17; Figure 20 is a section taken along line XX-XX of Figure 18; FIG. 21 shows schematically the essential elements of the control of the stop frame of the assembly device; FIG. 22 is a front view with partial radial section of the upper part of the tubular elements of the convuctor during the assembly process.
The process for the automatic execution of convectors consists essentially in moving, in a controlled manner, ex-coil, a strip of metal facing a stamping press;
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in cutting, perforating and profiling, at the same time, a convector element such that, by this single operation, it is entirely packaged for assembly;
in transferring the convector element thus shaped in line with the tubular structure previously fixed under the assembly press and, finally, in moving and fixing the convector element to the desired location on said tubular structure, these operations being repeated, until stacking, respectively mutual fixing, of said convector elements on the predetermined height, that is to say the length of the convector to be produced, all these operations being mutually synchronized so as to ensure in the assembly operation the same rhythm as the shaping operation.
This process is schematically shown in FIG. 4, in which the band mutated as feed is shown in 1. the shaping press in 2, the device the transfer in 1 and the assembly press in 4.
The convector considered by way of example is, as shown diagrammatically in FIG. 1, constitutes a tubular structure formed, in this case, of two tubes 5 folded in the shape of a U and the branches have a length greater than that of the convector. considered. On this tubular structure are fixed elements or plates 6, generally of quadranular shape, two parallel edges of which are folded over on the same side a 30 so as to form two edges 7-8, this plate having a certain number of corrugated jaundices 9, thus that in this case four holes 10 produced by upsetting the material so that each hole is extended by a collar 11.
The internal diameter d of said holes 10 is slightly less than the diameter D of said tubes 5. The axis-to-axis spacing between the parallel branches of these tubes is equal to the axis-to-axis distance of the holes 10 of said plates 6.
Each of the operations of the process is performed in a
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systematic, perfectly regulated and under the control of
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: ad hoc security devices. All of the various stations of the operational cycle carrying out this process would have been brought together in a small footprint in the form of a single machine forming in itself a complete production unit, the convectors being delivered by the machine practically ready for use.
.in an example execution, this machine, like
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3Cu,; raat.i: H '; in: Set ûlêments essential to figures 5 to 22, com nort (un oâti., j; l '.:; ral JL ± serving as support for devices and ap- :: rt :? ::, oyopres at the various stations of the process.
L.3. station for manufacturing or making elements 1..; ..;:, t a feeding device and a stamping device: 4) r ....
The feed device is, in this case, consecutively, by a, iè,; o 12 on which rests the axis 14 of a coil, '. = A' :: pat * the winding d 'a metal strip 16 #lotit the width ml' 0paioseur are equal, respectively, to the 9.s r., ràfßp: iaEâc and to the thickness of the elements, 6 to be made.
: t band JU> is positively guided by a gutter inn1i.nt5e XI ending near the point of convergence between a: rouluau support 1> - and the actual drive device constituted, one in this case, by a plurality of belts endless 12 resting on three rollers 20-21-22, one of which, in this case the roller 20, is connected to the axis of a motor 23 by means of a reduction gear or a variator of speed
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2n. This motor 2 is conditioned in such a way as to be able to be immobilized instantly, which makes it possible to ensure an interrupted unwinding of said strip 16 with a strictly constant pitch.
This pitch is itself adjustable through the intervention of an extremely simple device. This consists substantially of a disc 25 of relatively large diameter having a rim
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? .b in an adherent material. The axis 2 ± of this disc, in contact
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permanent with the metal band 16, is carried by a lever 28 articulated by one end to a fixed axis 29.
A second lever, 30, arranged in a plane parallel to that which drives the first lever 28, is terminated at one end by a slider 31 internally threaded and engaged on a threaded rod 32 bearing, by its two ends, on a double bracket 33, the upper end of this threaded rod 32 being fitted with a mated maneuvering button 34, while the other end is fitted with a spring bearing, on the one hand, on the lower bracket and, on the other hand, on a base 36 so as to avoid any untimely play of said threaded rod. The double bracket 33 is secured to the aforesaid lever 28 carried by the aforesaid pin 29, the latter being supported by uprights 37 integral with the frame 12. The two free ends of the levers 28-30 are peunos by a spring of permanent return 38 urging said lever 30 towards the aforesaid disc 25-26.
This lever 30 carries, in its middle, an axis 39 towards the two ends of which are wedged, respectively, the rollers 40- 41. The roller 40, also preferably lined on its rim with an adherent material, is called, at the 'intervention of the aforesaid spring 38, to remain in permanent contact with the disc 25. The upper roller 41 has a lateral notch 42. n opposite this upper roller 41, is disposed a microswitch 43 of which the operating element 44 is connected permanent with the peripheral part of said upper roller 1. This connection is such that this microswitch is open as long as its operating element is in the presence of the concentric part and it opens instantly when said operating member 44 is in the presence of said notch 42.
This microswitch 43 controls the power supply circuit of the motor 23. Thus, the length or step of each movement of the metal strip 16 is controlled. To vary this step, it will suffice to turn the knurled knob 34 in the appropriate direction for modify the relative position between the
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roller 40 and disc 25-26. A graduated scale or information; Any suitable graphic could be arranged opposite the cursor 31 so as to be able to thus ensure a change, respectively an adjustment of the length of the step of the movement of said metal strip 16, by simple visual inspection.
The metal strip 16 is thus fed step by step into the shaping press proper. r
In order to ensure rapid work, with maximum simplification of the machine, it has been judged preferable to introduce the free end of said strip 16 between the punch and the die of the forming press 2, in such a way that said end of said metal strip is kept cantilevered, that is to say entirely free, which makes it possible to use the shaping press almost instantly over the entire width of the strip, that is to say -To say therefore without the need to provide positive guide parts and their erasure at the time of their stamping.
To allow this overhang of the free edge of the metal strip, its very small thickness and its great relative flexibility, a complementary phase has been introduced into the process, respectively in the machine, consisting of locally deforming the free end of said strip in order to sufficiently increase its moment of inertia, thus giving it sufficient stiffness to maintain itself correctly in the space of low height provided between the die and the punch so as to r '. this.
To this end, the strip 16 is slightly constrained by the cooperation of two lateral guides 45-46 and of an intermediate roller 47 arranged so that its upper generatrix is located at a level slightly above the level of said lateral guides. - raux 45-46. Thus, automatically, the free end of the tape
16 is deformed with sufficient deflection to be able to stay properly cantilevered in the shaping press.
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As for the actual shaping press 2, it combines the devices necessary to cut the length of the section of metal strip necessary for shaping an element to produce the holes 10 with their flange and to give the element its particular profile,
These devices apply means known in the art of stamping and punching. However, it was essential in this case to specially condition this forming station in anticipation of the subsequent transfer of the shaped element to the assembly station. For this purpose, as a feature, the punch 48 comprises, on two edges, knives 49-50. and these have, on their inner face, a longitudinal shoulder, respectively 51-52.
Said knives and shoulder are dimensioned and profiled in such a way that, when the element 6 is fully formed, it is driven upwardly by said punch 48. It will also be observed that, by this means, the finished element 6 has been separated from the underlying matrix, which will allow the subsequent free operation of the transfer device. The latter, as shown schematically in FIGS. 14 to 16, consists substantially of a fork 54, the two teeth of which are bevelled and have, directed outwards, tenons, respectively 55-56.
The handle of said fork is constituted by a rod 57 carrying a piston 58 of a compressed fluid device shown schematically at en.52. The positive guidance of said fork is ensured by lateral rods 60-61 cooperating with fixed guides, respectively 62-63. The whole of said fork, its pressurized fluid device and its guide elements are articulated around a horizontal axis 64 and biased by an elastic permanent thrust device 65.
Beyond the shaping station 2, the transfer device is completed by lateral fixed guides 66-67 of which
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the free ends, respectively .68-.6, are brought to a lower level, support rails, respectively 10-11, being provided at the initial level of said fixed guides, respectively 66-67 ..
This comprises three essential parts including the assembly press proper, the safety device limiting the stroke of said assembly press and the time-supporting means.
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open end times for tubular elements.
The assembly press is made up substantially
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by a motor device z, compressed fluid shown schematically in 11 and whose tiec ae piston 1.2 is internally terminated by a plate adorns profiled joh conditioned to be able to stack the ients 6 on the tubular structure 2.
It is important that as said stack rises, the stroke of said mounting press is shortened by an amount substantially equal to the thickness of a plum 6 so that each of them. here, whatever his
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position in the stack, or stressed under practically identical conditions. For this purpose, an abutment frame 75 is provided. The abutment frame is equipped in the manner of a slider or carriage and is supported, towards its four vertices, by means of a
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Zou du "aies 1i.-ll-rg, on vertical rails 12 each attached laterally to a rack 80 which racks are firmly fixed, towards their end, to the frame of the machine.
Of
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on either side of said stop frame 25. and between each pair of fixed racks 80 is interposed a movable rack 81.
These two movable racks 81 are made integral with an upper bridge 82 itself permanently recalled towards the low position by springs 83 fixed, on the other hand, to the anchor frame 12. In each rack is engaged a pawl
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34 and the three pawls corresponding to the same rack alignment 80-1 are mounted free on a common axis z, bearing on the stop frame 75. Said pawls 8W are
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extended towards the rear and rest, by this extended part, 86, on a common support 87 formed by a bar also bearing on said stop-frame 75.
Each pawl is permanently biased towards said common support 87 by an individual return spring 88. Finally, in order to allow possible manual operation of said pawls 84, the pins 85 are arranged in such a way that at the intervention of an operating lever 89, said pawls can be manually and temporarily erased relative to their respective rack.
The motor device intended to move said stopper frame 75 step by step as a convector is assembled will preferably be a pressurized fluid device shown in FIG. 21. In this case. it will be formed by two small pumps or jacks 90 whose pistons are directly joined to the upper deck .82 while their cylinders are inserted into a pipe shown diagrammatically at 91, which also forms part of the supply circuit of the pneumatic device 72 controlling the assembly press in such a way that it is thus possible, by a simple set of valves, to ensure perfect synchronism between the movements of said assembly braid and of the aforesaid stop frame 75.
Under the stop frame 75 is provided a very stable table 92 resting on externally threaded uprights 93, so that, by their rotation in one direction or in the opposite direction, said table 92 can be lowered or raised respectively. pro rata to the length of the promoters executed. Said threaded uprights 93 will, for this purpose, be provided with operating means known per se.
Finally, it is important to be able to ensure that the tubular elements 2 are in a perfectly correct position so as to be able to stack the elements 6 systematically and at a relatively rapid rate on said tubular structure,
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The problem thus posed is delicate in that at the start these tubular elements, which have a relatively large length, are only maintained by their lower part. Because of this overhang and the inherent elasticity of these tubular elements, it is practically impossible to keep them as they are and freely in the correct position, at least until the stacking has reached a certain level. height.
The problem is twofold: to maintain the tubular elements in a stable and correct position and to introduce means for centering or for positive guidance of the elements 6 at the time of the stacking operation.
In order to ensure this centering in accordance with the invention ,! special centering needles 94 are applied having a cylindrical ti 95 capable of being engaged with gentle friction in each open free end of the tubular structure. This time is extended by a head having a support base 96. a deep cutting 97 and a cylindrical-biconical end piece 98, itself extended by a tapered end 99.
These centering needles 94 are moreover conditioned by the dimension of the rod 95 and the total weight in such a way that they are able to maintain themselves, by their own weight, in their correct position without fear that they may not. may be inadvertently lifted while the machine is running. uant to the device used to immobilize the free end of said tubular structure in the correct position, it is, in this case, constituted by two flaps 100 fixed, each on an ax 101 bearing on the uprights 102 fixed to the upper part. upper frame of the machine.
Said flaps each have two notches 1 @@ - 180 of circular shape, the diameter of which is very slightly greater than the cylindrical part of the end of the centering needles 94, this circular part being joined to the adjacent edge.
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by a flared entrance. On each axle 101 is fixed a fork 105 arranged and profiled so as to be able to cooperate with a small tenon 106 presented by the plate 74 of the assembly press 4.
These flaps 100-105 are permanently urged by a spring 107 so as to function 4 in the manner of a tumbler, which gives good stability to this movable element in two characteristic positions, @e operation of the tumbler. The compact machine thus conditioned is fully automatic and can easily be understood as follows: initially, the station for executing or shaping the elements .6 is fed by a reel 15 capable of cutting a strip of metal suitable for the proportion of the parts to be realize and whose width and thickness are predetermined in proportion, respectively, to the width and thickness of the elements to be executed.
In the assembly station is fixed a tubular structure formed, for example, by two tubes bent in a U and being engaged, towards their bent end, by an end plate 108 fixed to the table 92 by any suitable means, shown diagrammatically, in the occurrence, by the clames 109.
In each open free end of this tubu- structure. air, is previously engaged a centering needle 94.
Under the effect of the return spring 107, the flaps 100-105 are brought into the active position, that is to say that each of these flaps automatically engages two needles' of central 94, thus forming an upper support such that the cantilever of the tubular structure disappears and the latter is held in a stable manner in the correct position.
The assembly press 4 is in the upper position; - the table 92 has been set at a suitable height in proportion to the length of the convector to be executed and the stop-frame 75 is in its position. closest to said apron 92, that is to say its position
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tion of the part.
As for the transfer device 3, it is in the retracted position, that is to say upstream of the shaping station 2.
Finally, in the latter, we have. By the proper operation of the knurled knob 34, brought the roller 40 into the correct position with respect to the measuring disc 25 in proportion to the length of metal to. debit step by step.
The machine is then started. The motor 23, via the reduction gear 24, sets the drive belt 19 in motion. The metal strip 16 advances and its free end is systematically deformed by passing over the roller. !! 1 .. of free oout thus acquires sufficient stiffness to be able to keep it cantilevered over the length output and determined by the operation of the microswitch 43 under the effect of the indented roller 41 mounted on the axis 12 of the roller 40 driven by the dis - that belayer 25. When this predetermined length is reached, the micro-contact cuts the power supply to the motor 23.
At this moment, the cantilever end of the strip 16 is in the correct position in the forming press 2. At this moment, by any known means, the entry of the pressurized fluid into the press is maneuvered. said shaping press 2 and the latter operates in the known manner by stamping in one operation, in this case, an element 6 as shown in Figures 2 and 3.
When the shaping press 2 has returned to its initial position, also by known means, the means for supplying pressurized fluid to the transfer station 3 is activated.
By moving forward, the fork 54 of the mobile equipment of this transfer station supports and drives the element 6 which was temporarily supported by the plate of the forming press, as previously discussed. Continuing its stroke, said moving assembly brings the element into the correct position under the assembly press 4. At this moment, the entire
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transfer device tilts, thus causing said fork 54 to disappear under the element 6 which is placed on the flaps 100 of the assembly station. The correct position of the plate 6 was ensured by the fact that when it was deposited on said flaps 100, it was engaged via its orifices 10 by the centering needles 94.
At this time, still by known means, the pressurized fluid is admitted into the assembly station. In the first place, this pressurized fluid reaches the
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pumps or jacks 2Q ensure that, via the bridge R2, the movable racks 81 are firmly biased downward. Immediately afterwards, the pressurized fluid actuates the assembly press 4. The latter, by its tenons 106, first tumbles the flaps 100 via the forks 105 and thus brings the element j6 stacked on the tubular structure.
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As the diameter of the orifices 10 of the elements 6 is very slightly less than the diameter of the tubular elements 5. the same press thus ensures an energetic bonding between these different elements. At the end of the stroke, a microswitch 110 is automatically actuated which reverses the power supply circuit.
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tion of assembly press 4 and pumps or cylinders $ 0. Said assembly press 4 and said stopper frame 12 are oonlitionn48 in such a way that the latter transfers a large part of the dynamic force to the fixed racks 80.
The above-mentioned reversal of the fluid we pressurize in the assembly station first of all returns to the initial position.
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tiale of the plate 140 which, by its tenons 106, brought the flaps 100 via the fork 0. in their active position. Almost simultaneously, the pumps or jacks 90 were also operated in the opposite direction by exerting a traction, from bottom to top, on
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los er6mailières mobiles RI, via the bridge. These orútnaillôr8s have raised the stop-frame 12 by a step, which is then immobilized in this new position in the manner indicated by the
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pawls 84 and fixed racks 80.
The difference in level occupied by said stop frame 75 after each movement is virtually equal to the total thickness of the straightened edges 8 of the elements 6. Returning to its initial position, the assembly press 4 actuates the upper microcontact 111, which closes the circuit of the motor 23 of the feed device and the machine is thus again ready for a complete operational cycle. These cycles will be repeated until a stack of height equal to the length of the convector to be executed is obtained.
It goes without saying that this machine will be adapted to the type of convector to be produced. Also, it should be understood that the manufacture of convectors has been chosen by way of example but that the method and the machine can be adapted to produce any similar articles essentially characterized by the stacking of stamped elements.
The method could also be applied using different machines and these could have all the variations resulting from the choice and the use of the various known means, more particularly for maneuvering the moving parts of the machine.
The invention therefore extends not only to the process but to all machines capable of applying this process as well as to the convectors or other resulting industrial products.
CLAIMS.
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