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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET BELGE formulée par
Société dite : METALLWARENFABRIK KONIG GMBH pour "Procédé et dispositif pour la fabrication d'un tuyau pourvu de rangées de perforations, dans un dispositif d'estampage" (Inventeur : ZWIEBELHOFER Otmar) comme
BREVET D'INVENTION.
Priorité de la demande de brevet déposée en Allemagne (Rép.
Féd.) le 25 novembre 1982 sous le n P 32 43 625.4-14, au nom de la société susdite.
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La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication d'un tuyau son pourtour, rangées de perforations, au moyen d'un dispo- sitif d'estampage.
Dans divers domaines de la technologie, sont nécessaires des tuyaux qui, par exemple, sous la forme de passoires, de tamis, ou analogues, présentent, sur au moins une partie de leur pourtour, des perforations ou des rangées de perçages.
Pour la fabrication de tuyaux de ce genre pourvus de rangées de perforations, il a été procédé jusqu'à maintenant en estampant, au moyen d'un outillage d'estampage, à des perçages dans une plaque de tôle correspondant au tuyau dans une forme déroulée plane, après quoi, la plaque est recourbée en forme de tuyau et soudée le long d'un cordon de soudage de liaison des bords.
Cependant, ce procédé est relativement compliqué et très coûteux lorsqu'il s'agit de tuyaux devant présenter des tolérances très faibles.
La présente invention a en conséquence pour but de réaliser un procédé et un dispositif du type mentionné plus haut, avec lesquels peut être exécutée une perforation très exacte et précise dans une opération d'estampage très rapide et peu coûteuse.
Pour résoudre ce problème, l'invention propose un procédé pour la fabrication, au moyen d'un dispositif d'estampage, d'un tuyau pourvu sur son pourtour de rangées de perforations, ce procédé étant caractérisé en ce que le tuyau est enfiché sur un support de matrice cylindrique supporté d'un seul côté, dont le diamètre extérieur est identique au diamètre intérieur du tuyau en maintenant une tolérance telle que le tuyau puisse être tourné sur le support de matrice, le tuyau et le support de matrice intérieur étant supportés et immobilisés par une matrice de forme entourant le tuyau et adaptée à son diamètre extérieur, les poinçons de perforation, destinés à estamper une ou plusieurs rangées de perçages dans le matériau du
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tuyau, étant alors abaissés et enfoncés dans la matrice et ensuite relevés vers le haut,
après quoi le tuyau, après libération du serrage de la matrice de forme est tourné pas à pas d'un angle correspondant à la rangée de perforations suivantes désirée, et l'opération d'enfoncement des poinçons est alors répétée.
Avec le procédé conforme à l'invention, à partir de tuyaux d'acier de précision à géométrie de dimensions exactes, on obtient une perforation exacte sans formation de bavures, et sans interruption des rangées de perforations régulières par un cordon de soudage. Du fait que la position et l'immobilisation du support de matrice sont assurées par le tuyau à perforer lui-même, lequel, de son côté, est maintenu dans la matrice de forme correspondante, on évite toute déformation du tuyau et l'estampage des rangées de perforation est facilité.
L'invention s'étend à différentes formes de réalisation du dispositif pour l'application du procédé précédent. Conformément à un mode de réalisation, le dispositif consiste en ce que, dans une presse appropriée, par exemple une presse à excentrique, est disposé, soutenu par un côté, un support de matrice cylindrique dans lequel est engagée et immobilisée une pièce d'insertion et de coupe trempée ou en métal dur ayant une surface extérieure adaptée au profil rond du support de matrice. Ce support de matrice présente un canal longitudinal destiné à recevoir les trognons d'estampage, et il repose, dans le domaine de l'estampage dans sa matrice de forme extérieure pour être positionné et immobilisé en liaison avec le tuyau enfiché.
Les poinçons de perçage sont guidés dans un dispositif de maintien de la pièce vers le bas. De préférence, il est prévu, dans la zone antérieure du support de matrice, un dispositif de bridage et de transport entourant le tuyau, pour sa rotation pas à pas à l'espacement prévu des rangées de perforations.
D'autres variantes de réalisation sont décrites dans la suite.
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L'invention est expliquée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue d'ensemble en coupe du dispositif conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en plan montrant la fixation d'un support de matrice intérieur ; la figure 3 est une vue en coupe à échelle agrandie par A-B de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale à travers le support de matrice et le montage des poinçons ; la figure 5 est une vue en coupe transversale du support de matrice, du montage de poinçons et de la matrice de forme extérieure ;
la figure 6 est une vue en coupe longitudinale à travers le dispositif de transport et de maintien du tuyau, et la figure 7 est une vue en élévation frontale du dispositif conforme à l'invention vu à partir du côté d'introduction du tuyau.
Comme le montrent les figures, un support de matrice cylindrique 3 est immobilisé dans un bloc de palier en deux parties 1,2, au moyen des boulons de blocage 4 et 5 et des broches d'arrêt 6 (figures 2 et 3). Des broches de positionnement 7 assurent le centrage du support de matrice 3 sur la plaque de base de la presse.
Le support de matrice présente un évidement allongé dans lequel est insérée et immobilisée, au moyen de deux vis 9, une pièce d'insertion et de coupe 8. La broche d'engagement et d'adaptation 10 assure le centrage longitudinal précis de la pièce d'insertion. Cette pièce d'insertion et de coupe 8 présente deux rangées de perçages qui correspondent aux perçages des deux rangées de perforations à réaliser sur le pourtour du tuyau. Ces per- çages peuvent être prévus en lignes, en une ou plusieurs rangées ou en rangées décalées entre elles. En outre le
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perçage peut être rond, ovale, angulaire ou oblong.
Les rangées individuelles de perçages de la pièce d'insertion se prolongent, par des perçages Il vers un canal longitudinal 12 qui est relié, avec une conduite 13, à une installation d'air comprimé, de manière à expulser les trognons d'estampage du canal 12 (figure 4).
Le positionnement et la fixation du support de matrice s'effectuent par le tuyau à perforer 14 lui-même, qui est représenté en traits mixtes, et qui, après son enfichage sur le support de matrice, repose sur une matrice de forme extérieure 15. La distance entre la matrice de forme 15 et le support de matrice 12 correspond à l'épaisseur de paroi du tuyau à perforer 14. Les poinçons d'estampage 16 sont guidés dans un bloc de guidage et maintien vers le bas 18, relativement long et pourvu de pièces insérées trempées 17, de manière à assurer un guidage optimal, sans risque de pliage des poinçons.
Les poinçons 16 sont reliés, par l'intermédiaire d'une plaque de maintien 19, à la plaque de tête 20 de la presse à excentrique, la tension préalable de blocage nécessaire étant assurée par un coussin à ressort en matière synthétique 22 guidé, à travers un axe 21.
L'élément de maintien de pièce vers le bas 18 est guidé dans un guidage à billes 23, en vue de permettre une adaptation précise au tuyau 14 (figure 5).
Comme le montre plus particulièrement la figure 6, il est prévu, dans le domaine antérieur du support de matrice 3, un dispositif de maintien en position et de transport, de tuyau, qui se compose essentiellement d'un disque de montage 24 qui est vissé sur une roue ou poulie à courroie 25 et qui maintient un anneau 26 en élastomère.
Le tuyau 14 est ainsi saisi et bloqué et il peut être tourné autour de son axe pas à pas, à la cadence de travail de la presse et des poinçons 16. Pour cela, la poulie à courroie 25 est pourvue d'un palier à billes comme le montre la figure 7, et elle est entraînée pas à pas par
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une courroie plate 28 commandée par un moteur pas à pas 29. La console 30 pourvue d'un support de palier à billes approprié 31 sert à la fixation de ce dispositif de transport sur la plaque de base. Par une modification du nombre de pas de la transmission, on peut réaliser une modification de l'ensemble des perforations sur le pourtour du tuyau 14.
Le maintien en place du tuyau pourrait également être obtenu au moyen de galets à pointes, non représentés, disposés sur un anneau approprié.
La précision de répartition des pas individuels successifs est obtenue par le choix du rapport de transmission entre le moteur pas à pas 29 et le dispositif de support du tuyau 24,25, 26.
Le procédé conforme à l'invention et le dispositif utilisé pour son application supposent l'emploi de tuyaux en acier ronds de grande précision géométrique. Avec le procédé et le dispositif conformes à l'invention, on obtient alors des tuyaux pourvus d'une perforation précise sans formation de bavures, et sans que les rangées de perforations soient interrompues par un cordon de soudage longitudinal du tuyau.
Le procédé de l'invention peut être utilisé pour la perforation de n'importe quels tuyaux en acier, en particulier de tuyaux en acier spécial de grande dureté, auquel cas les poinçons et la matrice sont pourvus d'un revêtement en carbure de tétane.
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of a request for
BELGIAN PATENT formulated by
Company known as: METALLWARENFABRIK KONIG GMBH for "Method and device for the manufacture of a pipe provided with rows of perforations, in a stamping device" (Inventor: ZWIEBELHOFER Otmar) as
PATENT.
Priority of the patent application filed in Germany (Resp.
Fed.) On November 25, 1982 under number P 32 43 625.4-14, in the name of the above-mentioned company.
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The present invention relates to a method and a device for manufacturing a pipe around its periphery, rows of perforations, by means of a stamping device.
In various fields of technology, pipes are required which, for example, in the form of colanders, sieves, or the like, have, on at least part of their periphery, perforations or rows of holes.
For the production of pipes of this kind provided with rows of perforations, it has been done until now by stamping, by means of stamping tools, holes in a sheet metal plate corresponding to the pipe in an unrolled form flat, after which the plate is bent in the form of a pipe and welded along a weld seam connecting the edges.
However, this process is relatively complicated and very expensive when it comes to pipes which have to have very small tolerances.
The present invention therefore aims to achieve a method and a device of the type mentioned above, with which can be performed a very exact and precise perforation in a very fast and inexpensive stamping operation.
To solve this problem, the invention provides a method for manufacturing, by means of a stamping device, a pipe provided on its periphery with rows of perforations, this process being characterized in that the pipe is plugged into a cylindrical matrix support supported on one side, the outside diameter of which is identical to the internal diameter of the pipe while maintaining a tolerance such that the pipe can be turned on the matrix support, the pipe and the internal matrix support being supported and immobilized by a matrix of shape surrounding the pipe and adapted to its outside diameter, the punch punches, intended to stamp one or more rows of holes in the material of the
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pipe, then being lowered and pressed into the die and then raised upwards,
after which the pipe, after releasing the clamping of the form matrix, is turned step by step by an angle corresponding to the desired row of subsequent perforations, and the operation of driving in the punches is then repeated.
With the process according to the invention, from precision steel pipes with geometry of exact dimensions, an exact perforation is obtained without formation of burrs, and without interruption of the rows of regular perforations by a weld bead. Because the position and immobilization of the matrix support are ensured by the pipe to be perforated itself, which, for its part, is held in the matrix of corresponding shape, any deformation of the pipe and the stamping of the perforation rows is facilitated.
The invention extends to different embodiments of the device for the application of the above method. According to one embodiment, the device consists in that, in a suitable press, for example an eccentric press, is arranged, supported by one side, a cylindrical die support in which is engaged and immobilized an insert and hardened or hard metal cutting having an outer surface adapted to the round profile of the die support. This matrix support has a longitudinal channel intended to receive the stamping core, and it rests, in the field of stamping in its matrix of external shape to be positioned and immobilized in connection with the inserted pipe.
The drilling punches are guided in a workpiece holding device downwards. Preferably, there is provided, in the anterior zone of the die support, a clamping and transport device surrounding the pipe, for its rotation step by step at the intended spacing of the rows of perforations.
Other alternative embodiments are described below.
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The invention is explained below using an embodiment with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is an overall view in section of the device according to the invention; Figure 2 is a plan view showing the attachment of an inner die holder; Figure 3 is a sectional view on an enlarged scale by A-B of Figure 2; Figure 4 is a longitudinal sectional view through the die support and the mounting of the punches; FIG. 5 is a cross-sectional view of the die support, of the punch assembly and of the die of external shape;
Figure 6 is a longitudinal sectional view through the pipe transport and holding device, and Figure 7 is a front elevational view of the device according to the invention seen from the insertion side of the pipe.
As the figures show, a cylindrical die support 3 is immobilized in a two-part bearing block 1, 2, by means of the locking bolts 4 and 5 and the locking pins 6 (Figures 2 and 3). Positioning pins 7 ensure the centering of the die support 3 on the base plate of the press.
The matrix support has an elongated recess into which is inserted and immobilized, by means of two screws 9, an insert and cutting piece 8. The engagement and adaptation pin 10 ensures precise longitudinal centering of the piece of insertion. This insert and cutting piece 8 has two rows of holes which correspond to the holes of the two rows of perforations to be made on the periphery of the pipe. These holes can be provided in rows, in one or more rows or in rows offset from each other. Furthermore the
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drilling can be round, oval, angular or oblong.
The individual rows of holes in the insertion piece are extended by holes II towards a longitudinal channel 12 which is connected, with a pipe 13, to a compressed air installation, so as to expel the embossing stems from the channel 12 (figure 4).
The positioning and fixing of the matrix support is carried out by the perforating pipe 14 itself, which is shown in phantom, and which, after being plugged into the matrix support, rests on an externally shaped matrix 15. The distance between the form die 15 and the die support 12 corresponds to the wall thickness of the pipe to be perforated 14. The stamping punches 16 are guided in a guide block and hold down 18, relatively long and provided with hardened inserted parts 17, so as to ensure optimal guidance, without risk of bending of the punches.
The punches 16 are connected, by means of a retaining plate 19, to the head plate 20 of the eccentric press, the necessary preliminary locking tension being ensured by a spring cushion made of synthetic material 22 guided, to across an axis 21.
The downward part holding element 18 is guided in a ball guide 23, in order to allow precise adaptation to the pipe 14 (FIG. 5).
As shown more particularly in FIG. 6, there is provided, in the anterior domain of the die support 3, a device for holding in position and for transporting, of pipe, which essentially consists of a mounting disc 24 which is screwed on a wheel or belt pulley 25 and which maintains an elastomer ring 26.
The pipe 14 is thus grasped and blocked and it can be turned around its axis step by step, at the working rate of the press and the punches 16. For this, the belt pulley 25 is provided with a ball bearing as shown in figure 7, and it is driven step by step by
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a flat belt 28 controlled by a stepping motor 29. The console 30 provided with a suitable ball bearing support 31 is used for fixing this transport device on the base plate. By modifying the number of steps of the transmission, it is possible to modify the set of perforations around the periphery of the pipe 14.
The holding in place of the pipe could also be obtained by means of point rollers, not shown, arranged on a suitable ring.
The precision of distribution of the successive individual steps is obtained by the choice of the transmission ratio between the stepping motor 29 and the device for supporting the pipe 24, 25, 26.
The process according to the invention and the device used for its application suppose the use of round steel pipes of high geometric precision. With the method and the device according to the invention, pipes are then obtained provided with a precise perforation without the formation of burrs, and without the rows of perforations being interrupted by a longitudinal weld bead of the pipe.
The method of the invention can be used for the perforation of any steel pipe, in particular of special hard steel pipes, in which case the punches and the die are provided with a coating of tetane carbide.