FR2633857A1

FR2633857A1 - Sheet-metal guiding device for a moving weld

Info

Publication number: FR2633857A1
Application number: FR8809098A
Authority: FR
Inventors: Philippe Jeannin
Original assignee: GAME INGENIERIE SA; Societe Generale pour les Techniques Nouvelles SA SGN
Current assignee: GAME INGENIERIE SA; Societe Generale pour les Techniques Nouvelles SA SGN
Priority date: 1988-07-05
Filing date: 1988-07-05
Publication date: 1990-01-12
Anticipated expiration: 2008-07-05
Also published as: FR2633857B1

Abstract

The present invention relates to a sheet-metal guiding device for a moving butt weld, consisting of an upper guide and a lower guide, each guide having, over half its width and approximately half its length, a machined face making a small angle of the order of 0.5 to 1 DEG with the plane face, so as to place opposite each other the plane face of one guide and the machined face of the other, which has the effect of defining two slots which guide the edges of the metal sheets, characterised in that at least one of the (upper or lower) guides is mounted elastically on the workpiece supporting it.

Description

Dispositif de guidage de tôle pour soudure au défi Lé
Le problème de La soudure bord à bord de tôles est connu depuis longtemps, en particulier pour fabriquer des tubes.Sheet metal guiding device for Lé challenge welding
The problem of edge-to-edge welding of sheets has been known for a long time, in particular for manufacturing tubes.

Le procédé de soudure å La molette est très utilisé dans ce domaine mais ne s'applique pas facilement à la soudure de tubes minces. Quand on doit souder des tôles minces faites d'un matériau peu rigide et roulées sous forme de tubes de grand diamètre, les difficultés deviennent très importantes. The welding process å The wheel is widely used in this field but does not easily apply to the welding of thin tubes. When it is necessary to weld thin sheets made of a little rigid material and rolled in the form of large diameter tubes, the difficulties become very important.

La fabrication d'un tube de diamètre 400 à 500 mm à partir d'une tôle d'acier inoxydable d'épaisseur 0,5 mm a mis en évidence la nécessité de concevoir un dispositif nouveau. The manufacture of a tube with a diameter of 400 to 500 mm from a sheet of stainless steel with a thickness of 0.5 mm has highlighted the need to design a new device.

La présente invention décrit un dispositif de soudure bord à bord de tôles minces défilant devant un "chalumeau", carac térisé principalement-par un maintien élastique des deux bords à souder; une autre caractéristique est la réalisation des pièces de guidage et de maintien en une combinaison de matériaux durs et de matériaux à faible coefficient de frottement, avec un état de surface convenable. The present invention describes an edge-to-edge welding device for thin sheets passing in front of a "torch", characterized mainly by an elastic holding of the two edges to be welded; another characteristic is the production of the guide and holding pieces in a combination of hard materials and materials with a low coefficient of friction, with a suitable surface condition.

Quand on veut souder bord à bord deux tôles (ou une seule tôle roulée en forme de tube), un procédé connu consiste à déplacer les tôles positionnées soigneusement l'une par rapport à l'autre devant un chalumeau fixe. When one wants to weld edge to edge two sheets (or a single sheet rolled into a tube shape), a known method consists in moving the sheets carefully positioned relative to each other in front of a fixed torch.

La description sera mieux suivie en se référant de suite aux figures. The description will be better followed by referring immediately to the figures.

Les figures 1 à 9 montrent le dispositif selon l'art antérieur. Figures 1 to 9 show the device according to the prior art.

Les figures 10 et 11 se rapportent à l'invention. Figures 10 and 11 relate to the invention.

Pour faciliter les explications, on considère le cas habituel où la flamme du chalumeau est verticale et où les tubes à souder sont horizontaux (å un petit angle près). On peut ainsi représenter sur la figure 1 les deux distances entre les deux tôles : d1 comptée horizontalement, d2 comptée verticalement. To facilitate the explanations, we consider the usual case where the torch flame is vertical and where the tubes to be welded are horizontal (to within a small angle). We can thus represent in Figure 1 the two distances between the two sheets: d1 counted horizontally, d2 counted vertically.

Le repère 1 indique la tôle de gauche avec son arête horizontale 3, le repère 2 indique la tôle de droite avec son arête horizontale 4. Mark 1 indicates the left sheet with its horizontal edge 3, mark 2 indicates the right sheet with its horizontal edge 4.

On suppose que l'angle entre les arêtes 3 et 4 est très petit. We assume that the angle between edges 3 and 4 is very small.

Pour que la soudure bord à bord entre lesdites arêtes 3 et 4 soit possible, il faut que les valeurs de d1 et de d2 soient petites et idéalement nulles. In order for edge-to-edge welding between said edges 3 and 4 to be possible, the values of d1 and d2 must be small and ideally zero.

En fait, les dispositifs connus où la tôle se déplace sont faits pour diminuer d1 et d2 au fur et à mesure de l'avance de la tôle vers le chalumeau. Idéalement, on devrait avoir d1 et d2 nulles au point de soudure. In fact, the known devices where the sheet moves are made to decrease d1 and d2 as the sheet advances towards the torch. Ideally, we should have d1 and d2 zero at the welding point.

Pour ce jumelage, on utilise successivement, dans le sens d'avance de la tôle, une barre en "z" puis des guides superposés. For this twinning, successively, in the direction of advance of the sheet, a "z" bar and then superimposed guides.

La barre en "z" est un parallélépipède métalLique dont les plus grandes arêtes sont horizontales. Sur chacune des deux faces verticales 5 et 6, est creusée une rainure en "V" (7 et 8), telle que représentée sur la figure 2. La rainure en V7 se termine par une fente horizontale 9, de largeur a. De même, la rainure 8 se termine par la fente 10.The "z" bar is a metallic parallelepiped whose largest edges are horizontal. On each of the two vertical faces 5 and 6, a "V" groove (7 and 8) is hollowed out, as shown in FIG. 2. The V7 groove ends in a horizontal slot 9, of width a. Similarly, the groove 8 ends in the slot 10.

Il faut noter que les fentes 9 et 10 s'arrêtent au plan de symétrie vertical 11. It should be noted that the slots 9 and 10 stop at the vertical plane of symmetry 11.

Les fentes sont également symétriques, à compter de leur axe par rapport à un plan horizontal 12. On appellera 1 la distance des deux fentes 9 et 10. The slots are also symmetrical, starting from their axis relative to a horizontal plane 12. The distance between the two slots 9 and 10 will be called 1.

De l'avant à l'arrière, dans le sens du déplacement de la tôle, la distance 1 diminue. La figure 4 montre que la distance 1/2 de chaque fente à l'axe de symétrie diminue linéairement le long de la barre en z. From front to rear, in the direction of movement of the sheet, the distance 1 decreases. Figure 4 shows that the distance 1/2 of each slot to the axis of symmetry decreases linearly along the bar in z.

La distance 1 ne peut pas devenir nulle car il doit rester de la matière entre les deux fentes 9 et 10. On peut dire que la distance d1 de La figure 1 est exactement nulle si l'arête horizontale de chaque tôle est bien au fond, respectivement, des fentes 9 et 10. Par contre, la distance d2, en sortie de la barre en z, est égale à lo, distance entre les fentes 9 et 10 sur la face de sortie. The distance 1 cannot become zero because there must be material between the two slots 9 and 10. We can say that the distance d1 in Figure 1 is exactly zero if the horizontal edge of each sheet is at the bottom, respectively, of the slots 9 and 10. On the other hand, the distance d2, at the outlet of the bar at z, is equal to lo, the distance between the slots 9 and 10 on the outlet face.

On fait suivre la barre en z de deux guides superposés pratiquement identiques. La figure 5 montre le guide inférieur en perspective. The z-bar is followed by two practically identical superimposed guides. Figure 5 shows the lower guide in perspective.

On voit que la forme est pratiquement celle d'un parallé lépipède rectangle sur lequel la face supérieure 13 a été légèrement usinée pour former une face inclinée 15; La distance m entre 13 et 15 (suivant la verticale) diminue en suivant la flèche 16 (sens d'avance de la tôle) et devient nulle au niveau de
L'arête 14 séparant 13 et 15. Un trou médian 18 situé au niveau de l'arête 14 traverse le guide. La section du trou est rectangulaire sur la figure 5, mais pourrait être arrondie aux angles. Une rainure 19 (de section arrondie ou plate) s'étend suivant le grand axe du paralléLépipède sur la face 13 depuis le trou 18 jusqu'# l'extrémité arrière du guide.It can be seen that the shape is practically that of a rectangular lepiped parallel on which the upper face 13 has been slightly machined to form an inclined face 15; The distance m between 13 and 15 (along the vertical) decreases following arrow 16 (direction of advance of the sheet) and becomes zero at
The edge 14 separating 13 and 15. A central hole 18 located at the edge 14 crosses the guide. The section of the hole is rectangular in Figure 5, but could be rounded at the corners. A groove 19 (of rounded or flat section) extends along the major axis of the parallelepiped on the face 13 from the hole 18 to the rear end of the guide.

On a noté 17 l'axe vertical du trou 18; il est généralement conseillé de placer le chalumeau suivant cet axe 17. The vertical axis of hole 18 has been noted 17; it is generally advisable to place the torch along this axis 17.

On a tracé sur la figure 4 l'écart entre les fentes 9 et 10 de la barre en z en fonction du déplacement de la tôle. The difference between the slots 9 and 10 of the z-shaped bar is plotted in FIG. 4 as a function of the movement of the sheet.

Les deux guides se présentent en section verticale dans la position de la figure 6 : on voit qu'entre les guides sont créées deux fentes 20 et 21 de largeur b et écartées de p (figure 6). The two guides are in vertical section in the position of Figure 6: we see that between the guides are created two slots 20 and 21 of width b and spaced from p (Figure 6).

Cette cote p est maximale au début des guides et est nulle au niveau du trou 18. This dimension p is maximum at the start of the guides and is zero at the hole 18.

On a reporté La valeur de p sur la figure 4 toujours en fonction du déplacement de la tôle. Comme on a toujours supposé im- plicitement que la soudure était rectiligne, il faut que le tracé de p continue exactement le tracé de l. The value of p has been reported in FIG. 4 still as a function of the displacement of the sheet. As it has always been implicitly assumed that the weld is straight, the trace of p must continue exactly the trace of l.

La valeur de p étant nulle au niveau de la soudure, on aurait théoriqûement réalisé d1 = d2 = 0, c'est-à-dire la position idéale des deux tôles. The value of p being zero at the level of the weld, one would theoretically realize d1 = d2 = 0, that is to say the ideal position of the two sheets.

En fait, une étude critique montre que ce système barre en z suivie de guides superposés ne suffit pas à amener aux conditions idéales. In fact, a critical study shows that this z-bar system followed by superimposed guides is not enough to bring about the ideal conditions.

On remarque tout d'abord que la largeur a des fentes 9 et 10 de la barre en z doit être nettement supérieure à l'épaisseur de la tôle pour que celle-ci puisse passer; en appelant e' la plus grande valeur de l'épaisseur par ce jeu des tolérances, il faut donc a > e'. Note first of all that the width of the slots 9 and 10 of the bar in z must be significantly greater than the thickness of the sheet for it to pass; by calling e 'the largest value of the thickness by this set of tolerances, we therefore need a> e'.

Si on veut prendre en compte les Légères ondulations du bord de la tôle glissant au fond de la fente 9 (ou 10), telles que représentées très agrandies sur la figure 7, on voit que la largeur réelle a' de la fente est très supérieure à e'. Par exemple, pour souder de la tôle d'épaisseur nominale e = 0,5 mm, on utilisera des fentes de largeur a = 0,65 mm et profondes de 4 mm. If we want to take into account the slight undulations of the edge of the sheet sliding at the bottom of the slot 9 (or 10), as shown very enlarged in Figure 7, we see that the real width a 'of the slot is much greater to e '. For example, to weld sheet metal of nominal thickness e = 0.5 mm, slots with width a = 0.65 mm and 4 mm deep will be used.

L'angle entre une tôle et le plan horizontal est inférieur à un degré et de préférence voisin de 45 min d'angle. The angle between a sheet and the horizontal plane is less than one degree and preferably close to 45 min angle.

On retrouve la même valeur pour l'angle de la figure 5. We find the same value for the angle in Figure 5.

On remarque ensuite que les guides superposés demandent un écartement b égal à la largeur des fentes 9 et 10, mais que
L'imprécision d'usinage amène un rayon de courbure 23 en fond de gorge 20 (formée par la superposition des deux guides). Il en résulte que le bord 24 de la tôle n'atteint pas le plan de symétrie 19 et que l'écart d1 n'est pas nul (figure 8).It is then noted that the superimposed guides require a spacing b equal to the width of the slots 9 and 10, but that
The machining imprecision brings a radius of curvature 23 at the bottom of the groove 20 (formed by the superposition of the two guides). It follows that the edge 24 of the sheet does not reach the plane of symmetry 19 and that the difference d1 is not zero (Figure 8).

La dernière critique contre ce dispositif tient à la nature des matériaux : Les arêtes des tôles doivent glisser dans les fentes de la barre en z puis ensuite entre les guides superposés. The last criticism against this device is the nature of the materials: The edges of the sheets must slide in the slots of the bar in z and then between the superimposed guides.

On s'aperçoit que des problèmes de dureté et de coefficient de frottement doivent être étudiés pour obtenir les meilleures soudures. We realize that problems of hardness and coefficient of friction must be studied to obtain the best welds.

La présente invention a pour caractéristique principale de rendre L'écartement b des guides superposés variable et toujours égal à L'épaisseur de la tôle malgré les tolérances sur e. Une autre caractéristique est la suppression du rayon d'usinage entre la face verticale 24 et la face horizontale 26, suppression accompagnée d'amélioration du frottement et de la résistance à l'usure. The main characteristic of the present invention is to make the spacing b of the superimposed guides variable and always equal to the thickness of the sheet despite the tolerances on e. Another characteristic is the elimination of the machining radius between the vertical face 24 and the horizontal face 26, elimination accompanied by improvement in friction and in resistance to wear.

Description de l'invention
La figure 9 montre le montage rigide et connu du guide 28 (on a ici représenté le guide supérieur).Description of the invention
FIG. 9 shows the rigid and known assembly of the guide 28 (the upper guide has been shown here).

Une pièce massive 29, fixée au bâti de la mâchine, comporte une encoche rectangulaire 31 dans laquelle le guide 28 entre sans jeu. Une pluralité de vis 30 placées dans les alésages 32 assurent le maintien du guide. A solid piece 29, fixed to the frame of the jaw, comprises a rectangular notch 31 in which the guide 28 enters without play. A plurality of screws 30 placed in the bores 32 ensure the maintenance of the guide.

La figure 10 montre un montage à écartement variable avec une force de pression préréglable. Figure 10 shows a variable spacing assembly with a preset pressure force.

On place dans chaque alésage 32 une douille rectifiée 33 dans laquelle coulisse la vis 30. A rectified bush 33 is placed in each bore 32 in which the screw 30 slides.

Dans l'encoche rectangulaire 31, on interpose entre le fond de L'encoche et la face supérieure du guide 28 une ou plusieurs rondelles élastiques 34. Les rondelles ont un alésage suffisant pour se placer autour de la douille 33. In the rectangular notch 31, one or more elastic washers 34 are interposed between the bottom of the notch and the upper face of the guide 28. The washers have a sufficient bore to be placed around the bush 33.

On choisit des rondelles élastiques, du genre rondelle
Belleville (ou Schnorr) de dimensions convenables suivant l'effort que l'on veut obtenir. La rotation de la vis 30 permet de régler le préecrasement des rondelles.We choose elastic washers, like the washer
Belleville (or Schnorr) of suitable dimensions according to the effort that one wants to obtain. The rotation of the screw 30 makes it possible to adjust the pre-crushing of the washers.

On répartira régulierement ce dispositif sur la longueur du guide, par exemple en quatre points. This device will be distributed regularly over the length of the guide, for example at four points.

Le déplacement vertical admissible par le guide supérieur permet de régler l'écartement des guides à la cote nominale de la tôle avec une pression donnée. Si la tôle est par moments plus épaisse, le guide remonte pour laisser passer la tôle, puis redescend par rappel élastique. On a donc toujours contact sans jeu entre la tôle et les deux guides, ce qui réalise la condition cherchée d2 = O au point de soudure. The permissible vertical displacement by the upper guide makes it possible to adjust the spacing of the guides to the nominal dimension of the sheet with a given pressure. If the sheet is at times thicker, the guide rises to let the sheet pass, then descends by elastic return. There is therefore always contact without play between the sheet and the two guides, which fulfills the desired condition d2 = O at the welding point.

Une deuxième modification de chacun des guides permet d'obtenir d1 = O au point de soudure. A second modification of each of the guides makes it possible to obtain d1 = O at the welding point.

On a vu figure 8 que la difficulté venait du rayon de courbure 23 sur lequel l'arête de la tôle glissait. We saw in Figure 8 that the difficulty came from the radius of curvature 23 on which the edge of the sheet slid.

Une première solution pour supprimer le rayon de courbure consiste à réaliser chacun des guides en deux pièces réunies par vis, ce que montre la figure 11 pour le guide inférieur : on usine un demi-guide droit 36 et un demi-guide gauche 37. On voit ainsi qu'il n'y a pas de rayon de courbure le long de l'arête 41. A first solution for eliminating the radius of curvature consists in making each of the guides in two pieces joined by screws, as shown in FIG. 11 for the lower guide: a right half guide 36 and a left half guide 37 are machined. thus sees that there is no radius of curvature along the edge 41.

On peut améliorer en rapportant sur chaque demi-guide une bande 39 ou 40 d'un matériau dur, avec un poli superficiel très soigné. Si les pièces 39 et 40 sont par exemple en carbure de tung sterne, on les brase respectivement en place sur les pièces 36 et 37 puis on procède à un usinage (meule diamantée) pour obtenir des faces planes. Dans le cas du demi-guide droit, on usinera les faces 44 et 45 pour les rendre planes et parallèles respectivement aux faces 42 et 43. La méthode est la même pour le demi-guide gauche. We can improve by adding on each half-guide a band 39 or 40 of a hard material, with a very neat surface polish. If the parts 39 and 40 are for example made of tern tung carbide, they are brazed respectively in place on the parts 36 and 37 and then a machining operation is carried out (diamond wheel) to obtain flat faces. In the case of the right half-guide, the faces 44 and 45 will be machined to make them flat and parallel to the faces 42 and 43 respectively. The method is the same for the left half-guide.

Comme on sait que la "soudure", quel que soit le principe utilisé, dégage de la chaleur (arc, chalumeau à gaz, plasma, etc.) pour éviter un échauffement excessif des guides superposés, on les plaque étroitement sur une pièce massive 29 (figures 9 et 10). As we know that the "weld", whatever the principle used, gives off heat (arc, gas torch, plasma, etc.) to avoid excessive heating of the superimposed guides, they are pressed tightly on a solid part 29 (Figures 9 and 10).

Cette pièce 29 est refroidie par circulation d'eau suivant un principe bien connu. Le contact étant moins bon entre Le guide 28 et la pièce 29, dans le cas du montage élastique de la figure 10, il est recommandé d'utiliser un matériau bon conducteur de la chaleur pour le guide 28, en particulier un cupro-aluminium; on allie ainsi une dureté suffisante avec une bonne conductibilité thermique. This part 29 is cooled by circulation of water according to a well known principle. The contact being less good between the guide 28 and the part 29, in the case of the elastic mounting of FIG. 10, it is recommended to use a material which is a good conductor of heat for the guide 28, in particular a cupro-aluminum; sufficient hardness is thus combined with good thermal conductivity.

On peut même remarquer que les cupro-aluminiums polis donnent un faible frottement sur les tôles d'inox, ce qui facilite les déplacements réguliers de la tôle pour une soudure au défilé. We can even notice that the polished cupro-aluminum give a low friction on the stainless steel sheets, which facilitates the regular displacements of the sheet for welding in the process.

Il est possible avec le dispositif décrit précédemment d'obtenir, au point de soudure, que d1 et d2 soient inférieurs à 0,03 mm. It is possible with the device described above to obtain, at the welding point, that d1 and d2 are less than 0.03 mm.

Claims

1.- Plate guiding device for edge-to-edge weld welding consisting of an upper guide and a lower guide, each guide having a machined face over half its width and around half its length small angle (of the order of 0.5 to 1) with the planar face, so as to place vis-à-vis the planar face of a guide with the machined face of the other, which has for effect of defining two slots which guide the edges of the sheets, characterized in that at least one of the guides (upper or lower) is resiliently mounted on the part supporting it.

2. Guide for the welding of sheets according to claim 1, characterized in that the elastic mounting is carried out by the interposition of elastic metal washers called Bellevi Island washers.

3. Guide according to claims 1 and 2, characterized in that it is machined in two parts joined by clamping.

4. Guide according to claim 3, characterized in that each half-guide comprises a strip of hard and polished material, The cooperation of these strips will define a connection without radius of curvature.

5. Guide according to claim 4, characterized in that the hard material is a tungsten carbide and that the plates of said material are brazed on the corresponding half-guide.

6. Guide according to any one of the preceding claims, characterized in that it is machined from a cuproaluminium alloy.