FR2859654A1

FR2859654A1 - Metallic tube end sealing method, involves applying flat rotating tool at plane front side of work against preformed opening to drive material of tube towards center of opening and close it

Info

Publication number: FR2859654A1
Application number: FR0310713A
Authority: FR
Inventors: Daniel Heitz
Original assignee: Ems Ste
Current assignee: Ems Ste
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2005-03-18
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: FR2859654B1

Abstract

The method involves advancing a thumb wheel (25) by connecting against a metallic tube (3) and by longitudinal displacement along the tube, to realize a pre-forming work. The wheel is withdrawn, when it reaches the end of the tube. A flat rotating tool (19) is applied at a plane front side of work against a preformed opening to drive a material of the tube towards the center of the opening and close it. An independent claim is also included for a machine for implementing a method for sealing an end of a metallic tube.

Description

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La présente invention se rapporte à un procédé de fermeture d'une extrémité d'un tube métallique sans chauffage préalable et aux moyens destinés à le mettre en oeuvre. The present invention relates to a method of closing an end of a metal tube without prior heating and means for implementing it.

On connaît le principe du fluotournage qui consiste à déformer ou à conformer la matière par un outil rotatif travaillant en pression contre une surface métallique également entraînée en rotation. The principle of spinning is known which consists of deforming or conforming the material by a rotary tool working in pressure against a metal surface also driven in rotation.

La matière est chauffée par le travail de l'outil et, le métal devenant plus malléable, permet d'effectuer un certain nombre de modifications de forme sur de petites pièces. The material is heated by the work of the tool and, the metal becoming more malleable, allows a number of changes of shape on small parts.

Lorsque les dimensions augmentent, le chauffage apporté par le travail de l'outil s'avère rapidement insuffisant, rendant ainsi nécessaire un apport de chaleur extérieur supplémentaire pour arriver à donner la forme souhaitée au métal de la partie de pièce en cours de conformation. As the dimensions increase, the heating provided by the work of the tool is quickly insufficient, thus making it necessary to provide additional external heat to arrive at giving the desired shape to the metal of the part of the room being shaped.

Il en est de même pour les opérations concernant directement l'invention c'est-à-dire la fermeture de tubes métalliques à section circulaire sans apport de matière et sans chauffage préalable. It is the same for operations directly related to the invention that is to say the closure of circular section metal tubes without adding material and without heating.

Si les extrémités des tubes de petit diamètre peuvent être obturées par le simple rabattement de la matière à l'aide d'un outil de fluotournage par exemple une molette ou par un outil en forme de cavité, par la seule chaleur engendrée par le travail de l'outil, cette dernière s'avère rapidement insuffisante lorsque les diamètres dépassent des valeurs de l'ordre de 20 mm ou nécessite pour les diamètres moyens une durée de travail machine trop longue. If the ends of the small diameter tubes can be closed by simply folding the material using a spinning tool such as a wheel or a cavity-shaped tool, by the heat generated by the work of the tool, the latter is quickly insufficient when the diameters exceed values of the order of 20 mm or requires for the average diameters a machine working time too long.

On a remédié à cet inconvénient dans la technique antérieure en préchauffant le métal au niveau de l'extrémité par une énergie extérieure. This disadvantage has been remedied in the prior art by preheating the metal at the end with an external energy.

On connaît une réalisation selon laquelle l'extrémité du tube est chauffée à la flamme conduisant à des inconvénients importants de sécurité et de 2859654 2 complexité en même temps qu'une consommation importante d'énergie supplémentaire. An embodiment is known in which the end of the tube is heated by flame, leading to significant safety and complexity disadvantages at the same time as a significant additional energy consumption.

On connaît aussi une réalisation utilisant le chauffage par induction. Celle-ci faisant appel à une technique de pointe, conduit à une forte incidence sur le prix global de la machine. There is also known an embodiment using induction heating. This technique uses advanced technology and has a strong impact on the overall price of the machine.

La présente invention a pour but de permettre d'arriver à l'obturation de l'extrémité d'un tube sans apport de chaleur autre que celle fournie par le seul travail de l'outil dans des temps de cycle machine compatibles avec les exigences d'une production industrielle. The object of the present invention is to make it possible to obturate the end of a tube without any heat input other than that provided by the only work of the tool in machine cycle times compatible with the requirements of 'an industrial production.

A cet effet l'invention concerne un procédé d'obturation de l'extrémité d'un tube métallique sans chauffage préalable en ramenant la matière de ce tube vers le centre de l'ouverture d'extrémité caractérisé en ce que l'on monte le tube dans un mandrin de serrage, que l'on entraîne éventuellement en rotation ce tube, que l'on amène en contact rotatif avec l'extrémité du tube une molette à surface active résistante, que l'on fait avancer cette molette en rapprochement contre le tube et en déplacement longitudinal le long de ce tube selon une commande appropriée en fonction de la forme finale de l'obturation à obtenir réalisant ainsi un travail de préformage, que l'on procède au retrait de la molette lorsqu'elle est parvenue à l'extrémité du tube, que l'on applique frontalement un outil rotatif plat à face avant plane de travail contre l'ouverture préformée pour rabattre la matière vers le centre et fermer l'ouverture, que l'on procède aux opérations de finition. For this purpose, the invention relates to a method for closing off the end of a metal tube without prior heating by bringing the material of this tube towards the center of the end opening, characterized in that the tube in a clamping chuck, which is possibly rotated this tube, which is brought into rotary contact with the end of the tube a wheel with a resistant active surface, which is moved forward this wheel in the approximation against the tube and in longitudinal displacement along this tube according to a suitable control depending on the final shape of the obturation to obtain thus performing a preforming work, that one proceeds to the withdrawal of the wheel when it has reached the end of the tube, which is applied frontally a flat rotary tool flat front face working against the preformed opening to fold the material towards the center and close the opening, which is carried out end operations ition.

L'invention se caractérise aussi par le fait que pour les tubes de petit diamètre, on peut se dispenser du travail de préformage à la molette. The invention is also characterized by the fact that for small diameter tubes, one can dispense with the job of preforming the wheel.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, 2859654 3 donnée à titre d'exemple et accompagnée du dessin dans lequel la figure unique est une vue en plan d'une machine permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Other features and advantages of the invention will appear in the following description, given by way of example and accompanied by the drawing in which the single figure is a plan view of a machine for carrying out the method. according to the invention.

La machine d'usinage représenté sur la figure unique se compose d'un bâti supportant une table de travail 1 prolongée par un poste de chargement 2 des tubes 3 à obturer attenant ou juxtaposé à un poste de déchargement 4. Ces postes comprennent des pinces telles que 5 de préhension et de maintien des tubes 3 à obturer et des pinces telles que 6 des tubes obturés 7. The machining machine shown in the single figure consists of a frame supporting a work table 1 extended by a loading station 2 of the tubes 3 to be closed adjacent or juxtaposed to an unloading station 4. These positions include clamps such 5 gripping and holding tubes 3 to be closed and clamps such as 6 closed tubes 7.

On peut citer à titre d'exemple de réalisation des pinces 5 et 6 les pinces hydrauliques. Examples of embodiment of the clamps 5 and 6 include the hydraulic clamps.

Sur la table de travail sont montés deux mandrins de serrage 8 et 9 des tubes, entrainés chacun en rotation dans le cas d'un tube à section circulaire par un ensemble à moteur électrique 10 et 11 et à courroie 12 et 13. Ces deux madrins de serrage 8 et 9 peuvent être immobiles dans le cas de tubes dont les formes de section ne sont pas de révolution. Ces deux mandrins de serrage 8 et 9 sont utilisés successivement. Pendant qu'un tube est obturé, on procède à l'extraction puis à l'évacuation de l'autre mandrin d'un tube déjà obturé puis à l'introduction d'un tube à obturer afin d'améliorer la cadence de travail. On the worktable are mounted two chucks 8 and 9 of the tubes, each rotated in the case of a circular section tube by an electric motor assembly 10 and 11 and belt 12 and 13. These two madrins clamping 8 and 9 can be stationary in the case of tubes whose sectional shapes are not revolution. These two chucks 8 and 9 are used successively. While one tube is closed, the other mandrel is extracted and then evacuated from an already closed tube and then introduced with a tube to be sealed in order to improve the working rate.

Par ailleurs, la table de travail porte un ensemble d'obturation 14 se composant d'un support sur lequel est monté un chariot transversal 15 portant à déplacement un chariot longitudinal 16. Ces deux chariots se déplacent dans des directions perpendiculaires. La composition des mouvements de ceux-ci permet de positionner exactement l'outil dans sa présentation de travail. Un plateau de réglage angulaire 17 est monté pivotant sur le chariot longitudinal 16. Sur ce plateau pivotant de réglage angulaire 17 est fixé un moteur électrique porte-outil 2859654 4 18 entraînant un outil d'usinage 19 à partie active en matière dure et résistante mécaniquement et thermiquement par exemple en céramique, destiné à rabattre la matière pour fermer l'extrémité en regard des tubes 3 à obturer qui se présentent devant lui. Furthermore, the work table carries a closure assembly 14 consisting of a support on which is mounted a transverse carriage 15 carrying a displacement longitudinal slide 16. These two carriages move in perpendicular directions. The composition of the movements of these allows to position exactly the tool in its work presentation. An angular adjustment plate 17 is pivotally mounted on the longitudinal carriage 16. On this pivoting angular adjustment plate 17 is fixed a 2859654 electric motor carrying tool 18 18 driving a machining tool 19 to active part hard material and mechanically resistant and thermally, for example ceramic, for folding the material to close the end facing the tubes 3 to be closed before him.

La tête de travail de l'ensemble d'obturation 14 peut se déplacer, grâce aux chariots 15 et 16, d'un mandrin de serrage à l'autre afin de diminuer les temps morts. The working head of the shutter assembly 14 can move, thanks to the carriages 15 and 16, a chuck to the other to reduce downtime.

A cet effet, tous les mouvements des chariots croisés 15 et 16 ainsi que ceux du plateau pivotant de réglage angulaire 17 sont asservis par une commande numérique permettant à l'utilisateur la programmation des différentes formes souhaitées pour les fermetures d'extrémité. For this purpose, all the movements of the crossed carriages 15 and 16 as well as those of the angular adjustment pivoting plate 17 are controlled by a numerical control allowing the user to program the different desired shapes for the end closures.

Un aspirateur 20 relié par un conduit d'aspiration 21 à un carter 22 enveloppant l'outil 19 permet d'évacuer les poussières, les déchets d'usinage et de refroidir l'outil 19. An aspirator 20 connected by a suction duct 21 to a casing 22 enveloping the tool 19 makes it possible to evacuate the dust, machining waste and to cool the tool 19.

En ce qui concerne l'outil rotatif 19, il a été trouvé expérimentalement que des outils à face plane en céramique convenaient le mieux. With respect to the rotary tool 19, it has been found experimentally that ceramic flat face tools are best suited.

Pour diminuer le temps de chauffe et éviter l'apport d'une énergie extérieure, il a été imaginé de créer des discontinuités sur l'outil rotatif. Cet outil rotatif 19 présentant une surface de travail circulaire et plane, on a pensé à réaliser des discontinuités radiales. On est ainsi arrivé à une surface de travail plane pourvue d'une pluralité de gorges ou de rainures radiales en étoile débutant en périphérie et de longueur limitée. Pour des raisons liées au travail plus intensif de la matière au centre et pour mieux réaliser l'obturation centrale et sa finition, l'outil comporte une zone centrale exempte de rainures c'est-à- dire que les rainures convergeant vers le centre s'arrêtent bien avant celui-ci. Cette zone centrale lisse peut varier en dimensions et en surface selon les 2859654 5 diamètres des tubes à obturer. To reduce the heating time and avoid the contribution of external energy, it has been imagined to create discontinuities on the rotary tool. This rotary tool 19 having a circular and flat work surface, it has been thought to realize radial discontinuities. This has resulted in a planar work surface provided with a plurality of star-shaped radial grooves or grooves starting at the periphery and of limited length. For reasons related to the more intensive work of the material in the center and to better perform the central filling and finishing, the tool has a central area devoid of grooves that is to say that the grooves converging towards the center s stop well before this one. This smooth central zone may vary in size and surface depending on the diameters of the tubes to be sealed.

La machine comporte sur un ensemble annexe mobile ou monté orientable sur le chariot transversal 15, un outil rotatif supplémentaire 23 entraîné par un bloc moteur 24 pour l'obturation des tubes de plus gros diamètre par exemple ceux supérieurs à une limite située à environ 20 mm. The machine comprises, on a movable or rotatably mounted auxiliary assembly on the transverse carriage 15, an additional rotary tool 23 driven by a motor block 24 for sealing the larger diameter tubes, for example those greater than a limit of about 20 mm. .

Cet outil supplémentaire 23 est un outil de préformage par exemple une molette 25 à surface de 10 travail en céramique dont la course et la trajectoire de travail sont réglables et fonction de la forme souhaitée pour la fermeture de l'extrémité du tube. This additional tool 23 is a preforming tool, for example a wheel 25 having a ceramic working surface whose travel and working path are adjustable and depending on the desired shape for closing the end of the tube.

Une brosse 26 permet d'effectuer le travail de nettoyage et de polissage. A brush 26 makes it possible to carry out the cleaning and polishing work.

Pour des raisons commerciales et de traitement ultérieur de surface, on demande des fermetures d'extrémités à formes géométriques régulières et à caractéristiques esthétiques comme les formes ogivales, plates, arrondies ou rondes etc.. For commercial reasons and for subsequent surface treatment, end closures with regular geometric shapes and with aesthetic characteristics such as ogival, flat, round or round shapes etc. are required.

Toutes ces formes d'obturation sont possibles grâce à l'invention. Il suffit de programmer en conséquence les courses et les trajectoires de l'outil ou des outils. All these forms of shutter are possible thanks to the invention. All you have to do is program the strokes and trajectories of the tool or tools accordingly.

On décrira maintenant le procédé général d'obturation en extrémité des tubes sans chauffage préalable selon la présente invention. We will now describe the general method of closure at the end of the tubes without preheating according to the present invention.

On monte un tube de diamètre supérieur à 20 mm à obturer dans un mandrin de serrage en le faisant dépasser d'une longueur de saillie conforme à la phase de travail d'obturation. A tube with a diameter greater than 20 mm is mounted to be closed in a chuck by causing it to protrude by a protruding length in accordance with the working phase of closure.

On réalise un préformage à la molette 25 par le travail de celle-ci contre l'extrémité du tube selon une course et une trajectoire commandée qui est fonction de la forme désirée par exemple ogivale arrondie ou hémisphérique. Preforming is carried out on the wheel 25 by the work thereof against the end of the tube in a race and a controlled trajectory which is a function of the desired shape, for example a rounded or hemispherical ogival.

Pour ce faire, on entraîne le tube 3 en rotation ainsi que la molette de préformage 25. On 20 2859654 6 amène en contact rotatif la molette de préformage 25 avec l'extrémité du tube, on déplace cette molette 25 selon une trajectoire programmée en rapprochement et le long de l'extrémité du tube. To do this, the tube 3 is rotated in rotation as well as the preforming wheel 25. The rotary wheel 25 is brought into rotary contact with the end of the tube, this wheel 25 is moved along a programmed path in close proximity. and along the end of the tube.

Pour des tubes de section non circulaire, ceux-ci resteront en principe immobiles ou pourront être entraînés de manière à rester en contact permanent avec l'outil pendant le travail de conformation. A l'inverse, on pourra prévoir le mouvement de l'outil pour que celui-ci reste en contact permanent avec l'extrémité du tube pendant le travail d'obturation. For tubes of non-circular section, they will in principle remain immobile or may be driven so as to remain in permanent contact with the tool during the shaping work. Conversely, we can predict the movement of the tool so that it remains in permanent contact with the end of the tube during the shutter work.

Dès que cette phase est terminée, c'est-à-dire, de suite après le retrait de la molette 25, on fait intervenir l'outil rotatif plat 19 dont on applique frontalement en rotation la face avant plane contre l'extrémité du tube déjà préconformée par la molette. As soon as this phase is completed, that is to say, immediately after the removal of the wheel 25, the flat rotary tool 19 is applied which is applied frontally in rotation the flat front face against the end of the tube already preconceived by the wheel.

La course de l'outil est fonction du diamètre du tube et de la forme souhaitée pour l'extrémité obturée car on refoule la matière vers l'intérieur de l'ouverture jusqu'à obturation complète. The stroke of the tool is a function of the diameter of the tube and the desired shape for the closed end because the material is forced into the interior of the opening until complete closure.

On procède ensuite aux opérations liées au travail de finition notamment l'ébavurage, le brossage et le polissage réalisées pour l'essentiel avec la brosse 26. The operations related to the finishing work are then carried out, in particular deburring, brushing and polishing essentially carried out with the brush 26.

Pour les tubes de plus petits diamètres, on peut se dispenser de préformage. On n'utilise ainsi que l'outil rotatif 19 dans un travail se composant d'un rapprochement de biais et d'un contact de biais suivi d'un travail frontal, ce qui permet de laisser la molette 25 inactive et de gagner en temps de machine. For tubes of smaller diameters, preforming can be dispensed with. This uses only the rotary tool 19 in a work consisting of a bias and bias contact followed by a front work, which allows to leave the wheel 25 inactive and save time of machine.

Il faut ajouter que dans certains cas, un travail par contact frontal et rapprochement suffit. It should be added that in some cases, work by frontal contact and approximation is sufficient.

Il faut mentionner que l'obturation ainsi réalisée par la seule utilisation de la matière du tube est propre et régulière. Il n'existe pas de dépôt de calamine ni à l'intérieur, ni à l'extérieur. De plus, 2859654 7 l'obturation est parfaitement étanche aux liquides. A cet effet des tests d'étanchéité ont été effectués avec succès sous une pression d'épreuve de 200 bar. It should be mentioned that the closure thus achieved by the sole use of the material of the tube is clean and regular. There is no deposit of calamine either indoors or outdoors. In addition, the filling is perfectly liquid-tight. For this purpose leak tests were successfully carried out under a test pressure of 200 bar.

La présente invention n'est pas limitée aux 5 seuls moyens et mode de réalisation décrits. Au contraire elle en embrasse toutes les variantes. The present invention is not limited to the only means and embodiment described. On the contrary, it embraces all variants.

Claims

1. Method for closing the end of a metal tube without prior heating by bringing the material of this tube towards the center of the end opening, characterized in that the tube (3) is mounted in a chuck (8) or (9), which is possibly rotated this mandrel, which is brought into rotary contact with the end of the tube a knob (25) with a resistant active surface, which one advance this wheel (25) in contact with the tube and in longitudinal displacement along this tube (3) according to a suitable control depending on the final shape of the obturation to obtain thus performing a preforming work, that the the wheel (25) is removed when it has reached the end of the tube, which is applied frontally a flat rotary tool (19) flat front face working against the preformed opening to fold the material towards the center and close the opening, that we proceed to the operatio finishing ns.

2. Method for closing the end of a small diameter metal tube without prior heating by bringing the material of this tube towards the center of the end opening, characterized in that the tube is mounted (3 ) in a chuck (8) or (9), which is possibly rotated this mandrel, which is applied at an angle and then frontally a rotary tool (19) flat flat front face working against the end opening to fold the material towards the center and close the opening, which is carried out finishing operations.

3. Method according to claim 1 characterized in that the wheel (25) is surface active ceramic.

4. Method according to claim 1 or 2 characterized in that the active surface of the working face of the flat rotary tool (19) is ceramic.

5. Method according to the preceding claim characterized in that the active surface of the working face of the ceramic flat rotary tool (19) has discontinuities.

6. Method according to the preceding claim characterized in that the discontinuities are radial

7. Method according to claim 2 characterized in that it is directly applied directly to the flat tool for small diameter tubes.

8. Method according to the preceding claim characterized in that the diameter of small diameter tubes is less than 20 mm.

9. Machine for carrying out the method as claimed above characterized in that it consists of a frame supporting a work table 1 extended by a loading station 2 of the tubes 3 to close adjacent to a post 4 of the closed tubes and in that these stations comprise gripping tongs (5) and holding tubes (3) to be closed and clamps (6) of the closed tubes (7) and in that on the table of two clamping chucks (8) and (9) each of which are rotated in the case of a circular section tube by an electric motor assembly (10) and (11) respectively (12) and (13) and in that these two clamping jaws (8) and (9) are used successively and in that the worktable (1) carries a closure assembly 14 consisting of a support on which is mounted a transverse carriage (15) carrying itself moving a longitudinal carriage (16) moved in perpendicular directions and in that an angular adjusting plate (17) is pivotally mounted on the longitudinal carriage (16) and on which is fixed a tool-carrying electric motor (18) driving a rotary tool 2859654 shutter (19) for folding the material in the center to close the end facing the tubes (3) to be closed before him and in that the head of the closure assembly (14) can moving with the carriages (15) and (16) from one chuck to the other to reduce downtime and in that an aspirator (20) is connected by a suction duct (21) to a housing (22) enveloping the tool (19).

10. Machine according to claim 9 characterized in that the assembly is completed by a preforming tool driven by a steerably mounted motor on an auxiliary support or on the transverse carriage (15).

11. Machine according to the preceding claim characterized in that the preforming tool is a wheel (25).

12. Machine according to claim 8 characterized in that the flat rotary tool (19) has a ceramic working surface and has radial discontinuities.

13. Machine according to the preceding claim characterized in that the radial discontinuities of the tool (19) are grooves or grooves extending from the periphery to the center leaving a free central area.