Appareil à cintrer les tubes La présente invention concerne un appa reil à cintrer les tubes, caractérisé en ce qu'il comprend une forme de cintrage et un élément de support, destinés à recevoir entre eux une pièce à cintrer, des moyens pour permettre à l'élément de support de se déplacer autour de la forme de cintrage, un mors de formation monté sur l'élément de support de façon à pouvoir glisser sur cet élément dans le sens de la longueur de la pièce à cintrer et destiné à entrer en contact avec cette pièce,
et des moyens pour déplacer l'élément de support sur sa monture pour obliger le mors de formation à cintrer la pièce autour de la forme de cin trage, le mors pouvant coulisser sur l'élément de support et étant en contact avec la pièce sans glisser@sur elle.
Bien que l'on puisse employer l'appareil au cintrage de longues pièces autres que des tubes, telles que, par exemple, des tiges ou piè ces analogues, on pense que l'appareil est des plus utiles pour cintrer des tubes et, par consé quent, on va le décrire en se référant au cin trage de tubes.
En se référant au cintrage des 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 cour bure 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 cin trer facilement un tube relativement épais sur un certain rayon, mais ce rayon pourrait être considéré comme un petit rayon pour un tube d'une épaisseur de paroi moindre.
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 sou mis à une compression, les termes exté rieur et intérieur se rapportant à la fibre neutre. Dans ces conditions, le tube tend à s'aplatir pendant qu'on le cintre, en; particulier lorsqu'on cintre un tube sur un rayon relati vement petit par rapport au diamètre et à l'épaisseur du tube.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'appareil fai sant l'objet de l'invention.
La fig. 1 en est une vue générale de profil. La fig. 2 est une vue à plus grande échelle avec des arrachements et certaines parties en coupe montrant certains éléments de cintrage. La fig. 3 est une vue du mécanisme repré senté à la fig. 2, en regardant du côté droit de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue de détail, en coupe suivant la ligne 4-4 de la fig. 3, montrant un dispositif limiteur d'amplitude.
La fig. 5 est une vue de l'appareil repré senté à la fig. 2, illustrant la position des piè ces après l'exécution d'un coude.
La fig. 6 est une vue avec des arrache ments illustrant le mécanisme de compensa tion du raccourcissement qui se produit au cours du cintrage du tube.
La fig. 7 est une coupe faite sensiblement suivant la ligne 7-7 de la fig. 6.
La fig. 8 est une coupe faite suivant la ligne 8-8 de la fig. 6.
La fig. 9 est une vue représentant un arbre et un dispositif de cintrage en position pour exécuter un cintrage.
La fig. 10 est une coupe suivant la ligne 10-10 de la fig. 9, montrant un arbre et un dispositif de cintrage.
La fig. 11 est une coupe à plus grande échelle, montrant un mors de cintrage appliqué aux tubes à cintrer.
La fig. 12 est une vue de l'appareil repré senté à la fig. 9, montrant la position des élé ments à la fin d'une opération de cintrage de tube.
La fig. 13 est une vue semblable à la fig. 2, montrant le mécanisme de cintrage à l'extré mité du bras en position ouverte.
La fig. 14 est une vue schématique illus trant la position du tube, d'un arbre, et d'un mors de cintrage à la fin d'une opération de cintrage.
La fig. 15 est une vue de l'appareil repré senté à la fig. 14, montrant les éléments en position ouverte pour libérer le tube cintré. La fig. 16 est une vue du mécanisme repré senté à la fig. 12, montrant la position des élé ments après que le tube a été libéré.
L'appareil représenté à la fig. 1 comporte un bâti ou socle 1 sur lequel est monté le mécanisme de cintrage, les tubes qui consti tuent les pièces à travailler étant indiqués en W. On fait entrer les tubes dans l'appareil du côté droit en regardant la fig. 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 extré mités 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 accrochant un coude sur un axe ou support 14.
L'appareil comporte un arbre 16 monté sur un bras 18 articulé en 19 et qui peut effectuer un mouvement oscillant sous l'action d'un dis positif hydraulique tel qu'un piston mobile dans un cylindre 20, une tige de piston 21 étant reliée au bras 18, comme représenté sur la fig. 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 fig. 9.
Le dispositif de cintrage pour cintrer les tubes autour de l'arbre comprend un élément de cintrage 28 muni d'un mors de cintrage rai nuré 30 (fig. 10), l'élément 28 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 (fig. 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 l'élément de cintrage 28 autour de la portée 31 de façon qu'il se dé place autour de l'arbre pour cintrer les tubes.
Un arbre principal d'oscillation 44 (fig. 6 et 7) peut osciller sous l'action d'une roue den tée 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 coulis sante 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 bos sages 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 pivoter le bras 50 dans le sens senestrorsum, en regardant les fig. 1 et 9, le levier 38 est entraîné avec le bras et le mors de cintrage 28 se déplace autour de son centre dans la plaque 32.
Pendant cette opération, différents tu bes qui se trouvent en place, comme indiqué à la fig. 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 fig. 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 (fig. 2 et 3) tourillonnant en 71 et portant un arbre 72 et un mors fixe de cintrage 73. 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 secon daire pouvant pivoter sur l'axe 82 se compose d'un organe de base 84 et d'un mors de cin trage 85 susceptible de coulisser sur l'organe de base, un ressort 86 étant interposé qui prend appuï sur l'organe de base et qui agit sur le mors de cintrage 85 pour solliciter normale ment l'organe coulissant vers la droite en re gardant la fig. 2. Le mors de cintrage 85 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'oscilla tion 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 fig. 2, le mors de cintrage 85 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 se- nestrorsum en regardant la fig. 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 repré sentée 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'ar bre 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 piston mobile dans un cylindre 102 ; la tige comporte une butée 104 destinée à entrer en contact avec le levier 78. La tige 100 a éga lement 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 roue à chaîne 110 sur laquelle passe la chaîne 75. La roue à chaîne est montée sur un axe 111 qui tra- verse 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 fig. 1, pour éviter cer taines pièces, et il est relié à une tige 116 re liée à son tour à une tige de piston d'un cylin dre hydraulique 118 articulé sur le bâti en 119.
La chaîne 75 peut être munie d'une vis de ten sion 121, étant donné que la chaîne n'effectue qu'un petit mouvement d'oscillation par rap port 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 liai son 131 et 132. Ce ressort maintient normale ment le mors 30 vers la droite en regardant la fig. 9.
On remarquera que le mors de cintrage 30 est muni de plusieurs gorges 135 destinées cha cune à recevoir un tube, comme représenté aux fig. 10 et 11. Les parties latérales du mors 30, comme indiqué en 135 et 136, s'étendent suf fisamment pour faire saillie au moins jusqu'à l'axe ou fibre neutre des tubes extérieurs et, de préférence, même un peu au delà. Les ner vures intermédiaires 138 délimitant les gorges individuelles 135 sont moins hautes et n'attei gnent pas l'axe des tubes. Les gorges sont adaptées aux tubes, comme représenté aux fig. 10 et 11 et, en conséquence, le mors de cin trage que l'on doit utiliser est exécuté dans chaque cas pour des tubes d'un diamètre dé terminé.
Par conséquent, les différents tubes s'en tourent et se soutiennent mutuellement sensi blement sur leur fibre neutre. Comme repré senté à la fig. 10, huit tubes sont en place, chacun dans une gorge 135. Le mors de cin trage 85 est réalisé de la même façon, comme représenté à la fig. 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 fig. 3, est en con- tact avec les tubes, mais il est placé suivant un certain angle en ayant ce que l'on peut ap peler une surface d'attaque 146, comme re présenté à la fig. 2, ce qui se traduit par l'as pect de la représentation de la fig. 3. De la même façon, le mors de cintrage 30 présente une surface d'attaque 148.
Les gorges des mors de cintrage ont sen siblement le même rayon que les tubes qu'elles doivent recevoir et leurs entr'axes sont sensi blement égaux aux entr'axes des tubes ou, en d'autres termes, sensiblement égaux aux dia mètres des tubes. Les nervures intermédiaires 138 et 141 s'étendent à partir de la partie la plus basse des gorges sur une distance infé= rieure au rayon ou, en d'autres termes, se ter minent tout près de la fibre neutre des tubes qui y sont logés. En conséquence, lorsque plu sieurs 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 soutien nent mutuellement en étant en contact mutuel et qu'ils sont maintenus et ne peuvent pas s'aplatir latéralement pendant qu'ils sont cin trés autour des arbres respectifs.
Au commencement d'un cycle de fonction nement, le bras oscillant se trouve dans la po sition représentée à la fig. 1 ; l'ensemble de cintrage qui se trouve sur l'extrémité du bras est dans la position ouverte, comme représenté à la fig. 13. Dans cette position, on fait tour ner l'ensemble dans le sens senestrorsum à partir de la position représentée à la fig. 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 fig. 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 ser rées par la pince 10. Les tubes étant dans cette position, l'appareil est réglé pour une opéra tion de cintrage. On introduit de l'huile dans le cylindre 118 pour faire tourner la roue à chaîne 110 qui, par l'intermédiaire de la chaîne 75, fait tourner l'ensemble de l'extrémité du bras pour l'amener dans la position représen tée à la fig. 2. La tige 100 se déplace pour faire pivoter le levier 78 et amener l'ensemble secondaire dans la position représentée à la fig. 2.
Ainsi, le mors de cintrage 85 est placé dans une position de précintrage ou de sur- cintrage par rapport au mors fixe 73 et à l'ar bre 72. Le bras 38 passe de la position repré sentée à la fig. 16 à celle représentée aux fig. 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 surcintrage par rap port au mors de cintrage 23.
On fait alors osciller le bras 50 sur son axe d'environ 1800 en regardant la fig. 1, si l'on désire exécuter un coude à 180o. Dans ce mou vement, la longueur de tube fournie à la ma chine, 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 relative ment 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 au tour de sa portée 31 du fait que son galet 40 se trouve dans la fente de came 41, en obli geant 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 dis tance 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 préférence 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 dé veloppante.
Les ressorts 56 sollicitent cons tamment la partie extérieure du bras vers l'in térieur, le galet 63 roulant sur la came- 65 dont la surface est étudiée pour commander le mouvement de l'arbre 72 sensiblement le long de la courbe en développante. En d'au tres termes, en plaçant convenablement le cen tre x, on réduit au minimum l'intervention né cessaire de la came 67. Si l'arbre 72 se dépla çait autour de l'axe y de l'arbre 16 sur le rayon fixe de la position représentée à la fig. 1, il parcourrait 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 cin trage, le mors de cintrage 30 et les pièces as sociées sont sensiblement placées comme re présenté à la fig. 12. On comprend que, pen dant l'opération que l'on vient de décrire, le bras 18 maintient par son bossage 36 la pla que 32 et la portée 31 du mors de cintrage dans la position concentrique à l'arbre repré sentée. A la fin d'une opération de cintrage, l'ensemble de cintrage de l'extrémité du bras apparaît comme indiqué sur la fig. 5.
On remarquera maintenant que l'on a exé cuté deux coudes sur les tubes, un coude indi qué en d (fig. 12) autour de l'arbre 16 et un coude indiqué en e (fig. 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 po sition représentée à la fig. 5 à la position re présentée à la fig. 13, ce mouvement étant ef fectué 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 os ciller pour faire passer le mors 85 de la posi tion fermée, comme représenté à la fig. 5, à la position ouverte, comme représenté à la fig. 13. Le bras 18 de l'arbre 16 pivote de la posi tion représentée à la fig. 12 à la position re présentée à la fig. 16.
Au cours de ce mouve- ment, l'élément 36 quitte la position de ver rouillage, comme représenté à la fig. 12, en li bérant ainsi la plaque 32, et l'élément de came 19 entre en contact avec le galet 42 et fait pi voter 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 41a de la fente en came pour supporter le mors de cintrage et le maintenir soulevé, comme représenté à la fig. 16. On peut maintenant enlever les différents tubes en les faisant sortir axialement par rap port aux arbres.
Le mouvement suivant consiste à ramener le bras pivotant à sa position initiale, mouve ment dans lequel il tourne dans le sens dex- trorsum en suivant l'arc indiqué sur la fig. 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 posi tions 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 cin trage 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 cin trage 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'encon tre de l'action des ressorts respectifs 130 et 86. Les positions déplacées des mors 30 et 84, par rapport à leurs supports, à la suite d'une opération de cintrage, sont visibles sur les fig. 5 et 12.
Le mors 30 est déplacé à l'encontre de l'action du ressort 130 et le mors 84 est déplacé à l'encontre de l'action du ressort 86. On peut dire que, sans l'action de glissement des mors de cintrage, le frottement sur les tubes serait si important qu'il déformerait les tubes au point de les faire sortir de la pince et de provoquer un arrachement du métal des tubes, le métal arraché se déposant dans les gorges des mors, indépendamment de la né cessité de surmonter les frottements qui pren draient naissance dans le fonctionnement de la machine.