EP0893176B1 - Machine for producing reinforcement for reinforced concrete pipe - Google Patents

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EP0893176B1
EP0893176B1 EP97202300A EP97202300A EP0893176B1 EP 0893176 B1 EP0893176 B1 EP 0893176B1 EP 97202300 A EP97202300 A EP 97202300A EP 97202300 A EP97202300 A EP 97202300A EP 0893176 B1 EP0893176 B1 EP 0893176B1
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EP
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bars
spiral
shaft
machine
bar
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Michel Querouil
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Axis SA
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F27/00—Making wire network, i.e. wire nets
    • B21F27/12—Making special types or portions of network by methods or means specially adapted therefor
    • B21F27/121—Making special types or portions of network by methods or means specially adapted therefor of tubular form, e.g. as reinforcements for pipes or pillars
    • B21F27/122—Making special types or portions of network by methods or means specially adapted therefor of tubular form, e.g. as reinforcements for pipes or pillars by attaching a continuous stirrup to longitudinal wires

Definitions

  • the subject of the present invention is a machine intended to make reinforcements for the manufacture of reinforced concrete pipes in the field of urban sanitation according to the preamble of claim 1 (see e.g. JP-A-05 293579).
  • Reinforcements for concrete pipes can be made manually, from a thread metal wound in a spiral and then stretched on a template consisting of a rotating axis on which are articulated bars parallel to said axis and capable of being radially spaced from the latter depending on the diameter to give to the drawn wire spiral.
  • the spiral of wire is secured by one of its ends to a larger diameter ring, through angled fixing lugs, to form an end female in order to allow the assembly of the pipes in concrete between them.
  • the operator welds, at using a welding gun, straight generators or zigzag along the spiral to maintain it in its final form.
  • automatic machines which include in particular means for winding a wire to form a spiral whose turns have a shape substantially polygonal and the number of sides is depending on the number of generators to be welded to the armature spiral, the latter being welded to the wire simultaneously with the realization of the spiral.
  • the object of the present invention is to remedy to these disadvantages by proposing a machine intended for make reinforcements for the manufacture of pipes in concrete, from a wire wound in a spiral, said machine to obtain better welds quality and more resistant while allowing time shorter manufacturing and handling simplified.
  • the machine according to the invention comprises a horizontal shaft movable in axial rotation, carrying the at least three bars which are parallel to it, movable in spacing and approximation with respect to said shaft so as to form a template for the realization of the metal frame, and it is characterized basically on the one hand in that the part of each of said bars in contact with the spiral metallic conductor of electric current and constitutes an electrode, and on the other hand in that it has a plurality of electrodes intended to come successively in contact with a segment of a generator placed on the metal spiral, against which it is held in place, allowing with the electrode to the bar to perform the welding of the generator and the spiral at at least one point.
  • each bar is articulated to another bar via links, the relative displacement of said bars being ensured by a cylinder, the internal bar being fixedly secured to the shaft and electrically isolated from the other.
  • each electrode is in the form of a plate mounted at the end of the rod of a jack carried by a beam secured to a jib and movable in translation vertical above the template, said beam carrying also a jack with which the end of the rod is provided a plate connected to ground and intended to come to the contact of one of the busbars.
  • adjusting the spacing turns is achieved by means of a comb secured to the beam and mobile in vertical translation and horizontal, or pivotally mounted on the bars secured to the axis of rotation of the template.
  • the generators are maintained on the turn during the welding operation using permanent or electromagnetic magnets.
  • the machine according to the invention comprises a platform 1, transportable, supporting a jib 10 comprising four vertical uprights 11, two of which are visible in the figure, on which are mounted in translation vertical two parallel 12 'sliding rails each by its ends on two uprights vertical 11, on which are secured perpendicularly, in the middle, the ends a beam 12 carrying welding cylinders 21.
  • a horizontal shaft 3 is pivotally mounted along its axis and is secured to pairs of bars 5, of which only two are visible in the figure, which are parallel and regularly spaced one of the other, via spacers 30 screwed, the assembly forming a template for the creation of a metal frame.
  • the shaft 3 is rotated by one of its ends by means of a geared motor with encoder, not shown, placed in an enclosure 4 and controlled manually by a push button or automatically by the machine control program.
  • Bars 50 and 51 of each pair 5 are articulated to each other by means of rods 52, in so that the two bars 50 and 51 can move apart from each other by means of a jack 53.
  • the operator after having adjusted the spacing of the bars internal 50 relative to shaft 3 using parts spacing 30 and extended a metal spiral 6 around the bars 5, controls the spacing of the bars 50 and 51 between them under the effect of the jacks 53, generating an expansion of the spiral 6 until reaching the diameter fixed to form a reinforcement for pipes in concrete.
  • the face of the external bars 51 in contact with the metal spiral 6 is made of a material conductor of electric current, so as to form an electrode.
  • the template has three pairs of bars 50 and 51 spaced 120 ° apart and a generator 7 metal is positioned externally to the spiral 6 using a slide 70 secured to the platform 1 via a support, and is maintained in contact with the turns 60 of the spiral 6, along the outer bar 51 of the pair of bars 5 located at height from the bottom of said slide 70, by means of magnets secured to the outer face of the outer bar 51 in contact with the metal spiral 6.
  • the generator 7 is then brought opposite the welding cylinders 2 under the effect of a 120 ° rotation of the shaft 3.
  • the generators 7 can also be held in place with permanent magnets or electromagnetic fixed to the end of rods cylinders integral with beam 12, or again using the comb for template.
  • the beam 12 carries on the one hand a jack 20 whose end of the rod is intended to come into contact with the face upper of bars 51 and is connected to earth 80 an electric welding circuit, not shown, and on the other hand four welding cylinders 21 each carrying at their end an electrode connected to the power supply of the electrical circuit, in the form of a plate rectangular whose length is defined so to allow the welding of a section of a generator 7 several turns of the metal wire 6.
  • the beam 12 carries also two jacks 23 whose rod carries a electrode connected to the power supply and intended to come to the contact of one end of a bent leg allowing the joining at one end of spiral 6 of a larger metal ring 61 diameter than that of the latter in order to achieve a female end of the metal frame.
  • the machine according to the invention comprises also a support mechanism 9 fixed on the platform 1, under the template, and consisting of an arm 90 provided at its free end of two rollers 91 intended for support the jig shaft, pivotally mounted, by its other end, on a part 92 movable in translation horizontal on a guide 93, and comprising, not far from this end, a leg 94 pivotally mounted around an axis secured to the end of a link 95 pivotally mounted, by its other end, around a axis 96 secured to guide 93.
  • the arm 90 When the moving part 92 is in a position distant from the pivot axis 96, the arm 90 is in the supine position, and in the vertical as shown in the figure, when the moving part 92 is in the immediate vicinity of the axis of pivot 96.
  • a jack 20 or 23 comprises an electrode 200, secured to the end of the rod 201 of the jack by by means of a plate 202 made of insulating material, connected to a pole of the electrical circuit supply welding, not shown, via a conductive braid 20.
  • the operator takes the ring and the spiral metal 6 and thread them onto the template from the end free from the rotating shaft 3 and controls the rise of the arm 90 of mechanism 9 in order to support the end free from shaft 3 of the template by means of two rollers 91. He then proceeds to expand the template by controlling the spacing of the two parts 50 and 51 constituting the bars 5, and adjusts the spacing of the turns of the wire 6.
  • the operator positions a generator 7 in the slide 70 located in the position before welding position, then command the rotation of the shaft 3 by 120 ° so as to present the generator 7 under the beam 12.
  • the operator controls the descent of the cylinder electrode connected to the mass to position it against the conductive face of the outer bar 51 of arm 5 opposite, then the successive descents of the welding cylinders 21.
  • bars 50 and 51 will be advantageously each consisting of two segments substantially the same length.
  • the welding circuit will then include two transformers each supplying a series of cylinders for each segment, each series each consisting of a cylinder carrying a electrode connected to the ground of the electrical circuit and intended to come into contact with the conductive face of external bars 51, and jacks carrying an electrode connected to the welding circuit supply and intended to come into contact with the generator.

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Description

La présente invention a pour objet une machine destinée à réaliser des armatures pour la fabrication de tuyaux en béton armé dans le domaine de l'assainissement urbain selon le préambule de la revendication 1 (voir p.e. JP-A-05 293579).
Les armatures pour tuyaux en béton peuvent être réalisées manuellement, à partir d'un fil métallique enroulé en spirale puis étiré sur un gabarit constitué d'un axe tournant sur lequel sont articulées des barres parallèles audit axe et susceptibles d'être écartées radialement de ce dernier en fonction du diamètre à donner à la spirale de fil étiré. La spirale de fil est solidarisée par l'une de ses extrémités à un anneau de plus grand diamètre, par l'intermédiaire de pattes de fixation coudées, pour former une extrémité femelle en vue de permettre l'assemblage des tuyaux en béton entre eux.
Après avoir créé manuellement un espace plus ou moins régulier entre les spires, l'opérateur soude, à l'aide d'une pince à souder, des génératrices droites ou en zigzag le long de la spirale pour maintenir celle-ci dans sa forme finale.
La réalisation d'une armature avec de tels moyens est coûteuse en temps et en main d'oeuvre et est contraignante pour l'opérateur.
Il existe également, pour la réalisation de telles armatures, des machines automatiques qui comprennent notamment des moyens d'enroulage d'un fil pour former une spirale dont les spires ont une forme sensiblement polygonale et dont le nombre de côtés est fonction du nombre de génératrices à souder à l'armature spiralée, ces dernières étant soudées au fil simultanément à la réalisation de la spirale.
Cependant ces machines automatiques sont d'un prix d'achat et d'un coût d'utilisation élevés. De plus, le fil qui est initialement rectiligne est enroulé autour des génératrices et soudé à ces dernières au fur et à mesure de son enroulement, en créant un pli à chaque soudure, laquelle peut céder si elle est mal faite, sous l'effet des forces de traction générées par le fil, qui tend à reprendre naturellement sa forme rectiligne.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une machine destinée à réaliser des armatures pour la fabrication de tuyaux en béton, à partir d'un fil enroulé en spirale, ladite machine permettant d'obtenir des soudures de meilleure qualité et plus résistantes tout en autorisant un temps de fabrication plus court ainsi que des manipulations simplifiées.
La machine selon l'invention comprend un arbre horizontal mobile en rotation axiale, portant au moins trois barres qui lui sont parallèles, mobiles en écartement et en rapprochement par rapport audit arbre de manière à former un gabarit pour la réalisation de l'armature métallique, et elle se caractérise essentiellement d'une part en ce que la partie de chacune desdites barres en contact avec la spirale métallique est conductrice du courant électrique et constitue une électrode, et d'autre part en ce qu'elle comporte une pluralité d'électrodes destinées à venir successivement au contact d'un segment d'une génératrice placée sur la spirale métallique, contre laquelle elle est maintenue en place, permettant avec l'électrode de la barre de réaliser le soudage de la génératrice et de la spirale en au moins un point.
Dans un mode de réalisation préférentiel de la machine selon l'invention chaque barre est articulée à une autre barre par l'intermédiaire de biellettes, le déplacement relatif desdites barres étant assuré par un vérin, la barre interne étant solidarisée fixement à l'arbre et isolée électriquement de l'autre. De plus chaque électrode se présente sous la forme d'une plaque montée à l'extrémité de la tige d'un vérin porté par une poutre solidaire d'une potence et mobile en translation verticale au-dessus du gabarit, ladite poutre portant également un vérin dont l'extrémité de la tige est munie d'une plaque reliée à la masse et destinée à venir au contact de l'une des barres conductrices.
Selon une caractéristique additionnelle de la machine selon l'invention le réglage de l'écartement des spires est réalisé au moyen d'un peigne solidarisé à la poutre et mobile en translation verticale et horizontale, ou monté pivotant sur les barres solidarisés à l'axe de rotation du gabarit.
Selon une autre caractéristique additionnelle de l'invention les génératrices sont maintenues sur la spire durant l'opération de soudage au moyen d'aimants permanents ou électromagnétiques.
Les avantages et les caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, fourni à titre de simple illustration de l'invention, vis-à-vis de laquelle il ne présente aucun caractère limitatif.
Dans le dessin annexé:
  • la figure 1a représente une vue de profil de la machine selon l'invention dans un mode de réalisation préférentiel, selon la coupe B-B de la figure 1b.
  • la figure 1b représente une vue de dessus de la machine selon la coupe A-A de la figure la.
  • la figure 2 représente une vue en coupe transversale partielle du gabarit de la machine selon l'invention.
  • la figure 3 représente une vue de profil partielle d'une variante des moyens d'actionnement des barres articulées.
  • la figure 4 représente une vue de profil d'un vérin de soudage.
On peut voir sur les figures la et 1b que la machine selon l'invention comprend une plate-forme 1, transportable, supportant une potence 10 comprenant quatre montants verticaux 11, dont deux sont visibles sur la figure, sur lesquels sont montés en translation verticale deux longerons 12' parallèles coulissant chacun par ses extrémités sur deux montants verticaux 11, sur lesquels sont solidarisées perpendiculairement, en leur milieu, les extrémités d'une poutre 12 porteuse de vérins de soudage 21.
Un arbre 3 horizontal est monté pivotant selon son axe et est solidarisé à des couples de barres 5, dont seulement deux sont visibles sur la figure, qui lui sont parallèles et sont espacées régulièrement l'une de l'autre, par l'intermédiaire de pièces d'écartement 30 vissées, l'ensemble formant un gabarit pour la constitution d'une armature métallique.
L'arbre 3 est mu en rotation par l'une de ses extrémités au moyen d'un motoréducteur avec codeur, non représenté, disposé dans une enceinte 4 et commandé manuellement par un bouton poussoir ou automatiquement par le programme de commande de la machine.
Les barres 50 et 51 de chaque couple 5 sont articulées l'une à l'autre au moyen de biellettes 52, en sorte que les deux barres 50 et 51 peuvent s'écarter l'une de l'autre au moyen d'un vérin 53. Ainsi l'opérateur, après avoir réglé l'écartement des barres internes 50 par rapport à l'arbre 3 à l'aide de pièces d'écartement 30 et étendu une spirale métallique 6 autour des barres 5, commande l'écartement des barres 50 et 51 entre elles sous l'effet des vérins 53, engendrant une expansion de la spirale 6 jusqu'à atteindre le diamètre fixé pour former une armature pour tuyaux en béton.
On notera que le réglage des espaces entre les spires peut avantageusement être obtenu soit au moyen d'un peigne monté en translation verticale et horizontale sur la poutre 12 porteuse des vérins de soudage 2, soit au moyen de plusieurs peignes montés chacun pivotant sur chacune des barres externes 51.
La face des barres externes 51 en contact avec la spirale métallique 6 est réalisée en un matériau conducteur du courant électrique, de manière à former une électrode.
Si on se réfère à la figure 3 on peut voir que dans une variante les barres 50 et 51 ne sont pas actionnées en écartement l'une par rapport à l'autre directement par un vérin 53 mais par un flasque 31 coulissant sur l'arbre 3 sous l'effet d'un vérin 32, et articulé à l'extrémité de chacune des barres externes 51, l'articulation 34 étant également apte à se déplacer en translation verticale lors de l'écartement ou du rapprochement des barres 50 et 51.
Si on se réfère maintenant à la figure 2 on peut voir que le gabarit comporte trois couples de barres 50 et 51 espacés de 120° et qu'une génératrice 7 métallique est positionnée extérieurement à la spirale 6 à l'aide d'une glissière 70 solidarisée à la plate-forme 1 par l'intermédiaire d'un support, et est maintenue au contact des spires 60 de la spirale 6, le long de la barre externe 51 du couple de barres 5 situé à hauteur du fond de ladite glissière 70, grâce à des aimants solidarisés à la face externe de la barre externe 51 en contact avec la spirale métallique 6. La génératrice 7 est ensuite amenée en regard des vérins de soudage 2 sous l'effet d'une rotation de 120° de l'arbre 3.
Les génératrices 7 peuvent également être maintenues au moyen d'aimants permanents ou électromagnétiques fixés à l'extrémité de tiges de verins solidaires de la poutre 12, ou encore à l'aide du peigne pour gabarit.
Comme on peut le voir sur la figure la, la poutre 12 porte d'une part un vérin 20 dont l'extrémité de la tige est destinée à venir au contact de la face supérieure des barres 51 et est reliée à la masse 80 d'un circuit électrique de soudage, non représenté, et d'autre part quatre vérins de soudage 21 portant chacun à leur extrémité une électrode reliée à l'alimentation du circuit électrique, présentant la forme d'une plaque rectangulaire dont la longueur est définie de manière à permettre le soudage d'une section d'une génératrice 7 à plusieurs spires du fil métallique 6.
On peut voir que la poutre 12 porte également deux vérins 23 dont la tige porte une électrode reliée à l'alimentation et destinée à venir au contact de l'une des extrémités d'une patte coudée permettant la solidarisation à l'une des extrémités de la spirale 6 d'un anneau métallique 61 de plus grand diamètre que celui de cette dernière afin de réaliser une extrémité femelle de l'armature métallique.
La machine selon l'invention comprend également un mécanisme de soutien 9 fixé sur la plate-forme 1, sous le gabarit, et constitué d'un bras 90 muni à son extrémité libre de deux rouleaux 91 destinés à soutenir l'arbre du gabarit, monté pivotant, par son autre extrémité, sur une pièce 92 mobile en translation horizontale sur un guide 93, et comportant, non loin de cette extrémité, une patte 94 montée pivotante autour d'un axe solidarisé à l'extrémité d'une biellette 95 montée pivotante, par son autre extrémité, autour d'un axe 96 solidarisé au guide 93. Lorsque la pièce mobile 92 se trouve en position éloignée de l'axe de pivotement 96, le bras 90 est en position couchée, et en position verticale telle que représentée sur la figure, lorsque la pièce mobile 92 est à proximité immédiate de l'axe de pivotement 96.
Si on se réfère à la figure 4 on peut voir qu'un vérin 20 ou 23 comprend une électrode 200, solidarisée à l'extrémité de la tige 201 du vérin par l'intermédiaire d'une plaque 202 en matériau isolant, reliée à un pôle de l'alimentation du circuit électrique de soudage, non représenté, par l'intermédiaire d'une tresse conductrice 20.
Le fonctionnement de la machine selon l'invention dans le cas où le gabarit comprend trois barres est décrit ci-après.
L'opérateur prend l'anneau et la spirale métallique 6 et les enfilent sur le gabarit par le bout libre de l'arbre tournant 3 et commande la montée du bras 90 du mécanisme 9 afin de soutenir l'extrémité libre de l'arbre 3 du gabarit au moyen des deux rouleaux 91. Il procède ensuite à l'expansion du gabarit en commandant l'écartement des deux parties 50 et 51 constituant les barres 5, et règle l'écartement des spires du fil 6. L'opérateur positionne ensuite une génératrice 7 dans la glissière 70 se trouvant dans la position précédant la position de soudage, puis commande la rotation de 120° de l'arbre 3 de manière à présenter la génératrice 7 sous la poutre 12. Enfin l'opérateur commande la descente de l'électrode du vérin reliée à la masse pour la positionner contre la face conductrice de la barre externe 51 du bras 5 en regard, puis les descentes successives des vérins de soudage 21.
On notera que dans le cas où l'on utilise un grand nombre de vérins, les barres 50 et 51 seront avantageusement constituées chacune de deux segments sensiblement de même longueur. Le circuit de soudage comprendra alors deux transformateurs alimentant chacun une série de verin pour chaque segment, chaque série étant constituée chacune d'un vérin portant une électrode reliée à la masse du circuit électrique et destinée à venir au contact de la face conductrice des barres externes 51, et des vérins portant une électrode reliée à l'alimentation du circuit de soudage et destinée à venir au contact de la génératrice.

Claims (4)

  1. Machine destinée à réaliser des armatures pour la fabrication de tuyaux en béton armé, du type comprenant un arbre horizontal (3) mobile en rotation axiale, portant au moins trois barres (5) qui lui sont parallèles, mobiles en écartement et en rapprochement par rapport audit arbre (3) de manière à former un gabarit pour la réalisation de l'armature métallique, ladite machine étant caractérisée d'une part en ce que la partie de chacune desdites barres (5) en contact avec la spirale métallique (6) est conductrice du courant électrique et constitue une électrode, et d'autre part en ce qu'elle comporte une pluralité d'électrodes destinées à venir successivement au contact d'un segment d'une génératrice (7) placée sur la spirale métallique (6), contre laquelle elle est maintenue en place, permettant avec l'électrode de la barre (5) de réaliser le soudage de la génératrice (7) et de la spirale (6) en au moins un point.
  2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les barres (5) sont constituées de couples de barres (50, 51).
  3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque barre (51) est articulée à une autre barre (50) par l'intermédiaire de biellettes (52), le déplacement relatif desdites barres (50, 51) étant assuré par un vérin (53), la barre interne (50) étant solidarisée fixement à l'arbre (3) et isolée électriquement de l'autre.
  4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque électrode (200) se présente sous la forme d'une plaque (202) montée à l'extrémité de la tige (201) d'un vérin (20, 21, 23) porté par une poutre (12) solidaire d'une potence et mobile en translation verticale au-dessus du gabarit.
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