LU86849A1 - PROCESS FOR RECYCLING CYLINDRICAL PARTS, TUBES AND THE LIKE, AND DEVICE FOR WORKING SUCH PARTS - Google Patents
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Description
i 7339i 7339
La présente invention se rapporte à un procédé pour recycler des tubes à surface lisse, des pièces cylindriques, en particulier d'étançons utilisés dans des exploitations minières souterraines et dans la construc-5 tion de tunnels, pièces dont l'ancienne couche superficielle est rectifiée au tour jusqu'à éliminer des détériorations et défauts de planéité existants, puis munie d'un revêtement compensateur. L'invention concerne par ailleurs un dispositif pour travailler des tubes, des cylindres, 10 de préférence des étançons, à l'aide d'un mécanisme de rectification au tour et d'un mécanisme de soudage.The present invention relates to a process for recycling smooth-surface tubes, cylindrical parts, in particular props used in underground mining operations and in the construction of tunnels, parts of which the old surface layer is rectified. on the lathe until eliminating deterioration and defects in existing flatness, then provided with a compensating coating. The invention further relates to a device for working tubes, cylinders, preferably props, using a lathe grinding mechanism and a welding mechanism.
Des tubes cylindriques et objets analogues, sur lesquels des striures ou autres dégradations se sont formées, doivent être usinés à intervalles réguliers lors-15 qu'ils sont employés en coopération avec des systèmes d'étanchement ou systèmes analogues. Par exemple, les pistons d'étançons employés dans les exploitations minières souterraines sont rectifiés au tour, puis munis d'une nouvelle couche de recharge de telle sorte que, après un réusina-20 ge et une remise en état correspondants, ils soient disponibles pour une nouvelle utilisation, L'apport par soudage ’ d'une couche de recharge correspondante réclame beaucoup de matière et de temps, cette mise en place proprement dite devant, très souvent, être exécutée à la main du fait de 25 la forme des tubes cylindriques. Il est également connu de placer, sur les tubes et les pistons, des tubes en forme de chemisages correspondant sensiblement à l'épaisseur de la couche enlevée au tour, de façon que ces tubes soient ensuite rapportés par soudage ou par emmanchement 30 à force dans la région supérieure ou la région inférieure. L'inconvénient réside alors dans le procédé compliqué, ainsi que dans le problème consistant en ce que la couche nouvellement mise en place ne peut pas être incluse dans les calculs de stabilité. Par conséquent, des étançons 35: et autres pièces cylindriques réusinés ne demeurent réutilisables que d'une.manière limitée, à cause de leur stabilité réduite. Cela nuit considérablement à l'ensemble du i \ 2 procédé de remise en état et réutilisateur ("recyclage").Cylindrical tubes and the like, on which ridges or other damage has formed, should be machined at regular intervals when used in cooperation with sealing systems or the like. For example, the prop pistons used in underground mining are lathe rectified, then provided with a new layer of refill so that, after a corresponding remanufacturing and reclamation, they are available for a new use, the provision by welding of a corresponding recharging layer requires a lot of material and time, this actual fitting having to very often be carried out by hand due to the shape of the cylindrical tubes. . It is also known to place, on the tubes and the pistons, tubes in the form of jackets corresponding substantially to the thickness of the layer removed in the lathe, so that these tubes are then added by welding or by force fitting in the upper region or the lower region. The disadvantage then lies in the complicated process, as well as in the problem that the newly placed layer cannot be included in the stability calculations. Consequently, props 35: and other remanufactured cylindrical parts remain reusable only in a limited manner, because of their reduced stability. This considerably harms the entire i \ 2 reconditioning and reuse process ("recycling").
L'invention a pour objet de simplifier le recyclage de tubes, cylindres et pièces analogues, tout en rendant cette remise en état plus précise,les valeurs de stabilité 5 pouvant être atteintes étant alors comparables aux valeurs initiales.The object of the invention is to simplify the recycling of tubes, cylinders and the like, while making this repair more precise, the stability values which can be achieved then being comparable to the initial values.
Selon les caractéristiques essentielles du procédé conforme à l'invention, une tôle d'épaisseur supérieure à l'épaisseur enlevée au tour, biseautée sur ses arêtes, 10 est placée en forme de bande sur la région dépouillée au tour, puis fixée en déposant un cordon de soudure dans la gorge formée entre les bandes, après quoi la surface nouvellement formée e.st réusinée et éventuellement affinée.According to the essential characteristics of the process according to the invention, a sheet of thickness greater than the thickness removed in the turn, bevelled on its edges, 10 is placed in the form of a strip on the region stripped in the turn, then fixed by depositing a weld bead in the groove formed between the strips, after which the newly formed surface is remanufactured and possibly refined.
Ainsi, d'après ce procédé, il est possible de 15 remplacer par une tôle le matériau enlevé au tour, d'une manière préétablie avec précision, et cela de façon que la liaison entre la tôle et le tube ou l'étançon soit telle que la nouvelle tôle, c'est-à-dire le nouveau revêtement, entre pleinement en ligne de compte dans les cal-20 culs de stabilité. Ainsi, la pièce réusinée peut être réutilisée au même endroit, c'est-à-dire que, par exemple, l'étançon de galerie peut être réutilisé dans la zone souterraine, et exactement dans la zone de stabilité dans laquelle il était antérieurement en service. Du fait que 25 le cordon de soudure devant être déposé est préétabli avec exactitude par la gorge prédéterminée, l'on peut employer des robots industriels, ce qui facilite considérablement le procédé d'intervention en le rendant moins onéreux, mais simultanément précis, de sorte que la remise en état s'en 30 trouve globalement améliorée. En particulier, le travail précis lors de l'enlèvement au tour ne revêt plus une importance primordiale car, assurément, la tôle forme ensuite la nouvelle surface qui s'applique avec un effet protecteur sur la couche sous-jacente sans que cette der-35 nière soit prise en compte pour la stabilité de la couche superficielle. La largeur de la bande de tôle peut être choisie en fonction du cas d'utilisation, et le nombre I 1 3 des cordons de soudure à exécuter être en conséquence supérieur ou inférieur. La tôle ou les bandes de tôle offrent en outre, pour le réusinage, une surface qui peut être calculée avec précision et qui est optimalement dis-5 ponible, tant pour ce qui concerne le matériau que l'aptitude au traitement de finition ou d'affinage.Thus, according to this method, it is possible to replace with a sheet metal the material removed in the turn, in a predetermined manner with precision, and this so that the connection between the sheet metal and the tube or the prop is such that the new sheet, that is to say the new coating, is fully taken into account in the cal-20 butts of stability. Thus, the remanufactured part can be reused in the same place, i.e., for example, the gallery prop can be reused in the underground zone, and exactly in the stability zone in which it was previously in service. Due to the fact that the weld bead to be deposited is pre-established with precision by the predetermined groove, industrial robots can be used, which considerably facilitates the intervention process by making it less expensive, but simultaneously precise, so that reclamation is thereby generally improved. In particular, precise work during removal on the lathe is no longer of paramount importance because, undoubtedly, the sheet then forms the new surface which is applied with a protective effect on the underlying layer without this der-35 be taken into account for the stability of the surface layer. The width of the sheet metal strip can be chosen according to the use case, and the number I 1 3 of the weld beads to be executed is consequently higher or lower. The sheet metal or the sheet metal strips furthermore offer, for the remanufacturing, a surface which can be calculated with precision and which is optimally available, both with regard to the material and the ability to be finished or treated. refining.
Selon une réalisation commode du procédé de l'invention, il est prévu que la tôle, sectionnée spiroîdale-ment et biseautée sur ses"arêtes, soit ensuite placée 10 spiroîdalement autour du cylindre ou, respectivement, de la pièce devant être réusinée. Grâce à ce mode opératoire, l'on obtient une faculté de charge optimale, aussi bien pour ce qui concerne la liaison entre la tôle et la couche sous-jacente, que pour ce qui concerne la charge de la 15 tôle qui est mise en place et qui, précisément, n'est reliée à la couche sous-jacente que dans des zones individuelles. Du fait que, par exemple, l'étançon ne subit une charge de sollicitation physique que de la part du système d'étanche-ment au cours du déploiement et de la rétraction, il est 20 possible d'obtenir une surface optimale et, pour ce qui concerne des forces agissant de l'extérieur, le dimensionnement correspondant de la tôle et de la couche préalablement dépouillée permettent, simultanément, d'obtenir également une surface très résistante.According to a convenient embodiment of the method of the invention, it is provided that the sheet, spirally sectioned and bevelled on its "edges, is then placed 10 spirally around the cylinder or, respectively, of the part to be remanufactured. this operating mode gives optimum loading capacity, both with regard to the connection between the sheet and the underlying layer, as well as with regard to the loading of the sheet which is placed and which , specifically, is connected to the underlying layer only in individual areas. The fact that, for example, the prop undergoes a load of physical stress only on the part of the waterproofing system during the deployment and retraction, it is possible to obtain an optimal surface and, with regard to forces acting from the outside, the corresponding dimensioning of the sheet and of the previously stripped layer make it possible, simultaneously, to also obtain a very r surface resistant.
25 Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, la tôle est sectionnée en des bandes qui couvrent seulement une région partielle de la pièce à réusiner, elle est biseautée sur ses arêtes, puis traitée ultérieurement. Ainsi, les tôles sont disposées parallèlement à 30 l'axe du tube ou cylindre et solidarisées par l'entremise des cordons de soudure, ce procédé offrant lui aussi, d'une manière avantageuse, la possibilité d'une automatisation.According to another characteristic of the process of the invention, the sheet is cut into strips which cover only a partial region of the part to be reworked, it is bevelled on its edges, then treated subsequently. Thus, the sheets are arranged parallel to the axis of the tube or cylinder and joined together by means of the weld beads, this process also advantageously offering the possibility of automation.
Pour faciliter le réusinage, il est prévu qu'une tôle résistant à la corrosion, de préférence du type VA, 35 soit sectionnée spiroîdalement ou en d'étroites bandes de tôle, pour être ensuite soumises à un traitement ultérieur. En fonction de l'utilisation prévue, un revêtement I 1 4 particulier de la tôle mise en place peut s'avérer superflu, et l'ensemble du procédé' peut alors être raccourci et simplifié. Une tôle de ce genre présente en outre des avantages de robustesse, ce qui permet d'augmenter nota-5 blement les durées utiles.To facilitate rework, provision is made for a corrosion-resistant sheet, preferably of the VA type, to be sectioned spirally or in narrow strips of sheet, to then be subjected to further processing. Depending on the intended use, a particular coating I 1 4 of the sheet metal in place may prove to be superfluous, and the whole process' can then be shortened and simplified. A sheet of this kind also has advantages of robustness, which allows to significantly increase the useful life.
Selon une autre variante du procédé de l'invention, il est prévu que la tôle en forme de spirale ou de bande soit pourvue, après le traitement ultérieur, d'un revêtement résistant à la corrosion. Cela est particuliè-10 rement avantageux lorsque ce revêtement résistant à la corrosion doit satisfaire à des exigences particulières et lorsque, précisément dans le cas de cylindres, une surface lisse la plus uniforme possible est nécessaire. Avantageusement, peu importe, pour le procédé proprement dit, 15 la manière dont le traitement ultérieur s'opère et, en fin de compte, ce traitement peut avoir lieu en une ou plusieurs étapes partielles en fonction des exigences imposées à la pièce usinée. Dans tous les cas, il est de la sorte possible de produire l'état nécessaire à 20 la réutilisation des pièces cylindriques et des autres pièces à usiner, sans que cela exerce des effets négatifs sur la stabilité.According to another variant of the process of the invention, it is provided that the sheet in the form of a spiral or strip is provided, after the subsequent treatment, with a corrosion-resistant coating. This is particularly advantageous when this corrosion-resistant coating has to meet special requirements and when, precisely in the case of cylinders, a smooth surface as uniform as possible is required. Advantageously, it does not matter, for the process itself, how the subsequent processing takes place and, ultimately, this processing can take place in one or more partial steps depending on the requirements imposed on the workpiece. In any case, it is thus possible to produce the state necessary for the reuse of the cylindrical parts and of the other workpieces, without this having any negative effects on the stability.
Pour pouvoir utiliser des bandes les plus larges possible, tout en atteignant leur fixation en plusieurs 25 zones, il peut être commode de munir la tôle, sectionnée en des bandes, sur sa longueur, d'évidements qui servent ensuite au soudage par points. Ces évidements peuvent être poinçonnés d'emblée dans les tôles et ils sont comblés par un matériau de soudage, auquel cas ils devraient pré-30 senter judicieusement une forme rectangulaire pour garantir une liaison linéaire. Ainsi, même en présence de fortes contraintes, une liaison globalement sûre est garantie entre la tôle et la région sous-jacente de la pièce à usiner.In order to be able to use the widest possible strips, while achieving their fixation in several zones, it may be convenient to provide the sheet, sectioned in strips, along its length, with recesses which are then used for spot welding. These recesses can be punched from the start in the sheets and they are filled with a welding material, in which case they should judiciously present a rectangular shape to guarantee a linear connection. Thus, even in the presence of strong constraints, a generally safe bond is guaranteed between the sheet and the underlying region of the workpiece.
35 Pour garantir une charge la plus favorable possi ble de la tôle mise en place, il est prévu, selon une autre forme de réalisation du procédé conforme à ' l'invention, que t » ' 5 le cordon de soudure soit à chaque fois déposé selon un angle, de préférence à angle droit par rapport à la direction de charge de sollicitation physique principale prévisible.In order to guarantee the most favorable load possible for the sheet metal put in place, it is provided, according to another embodiment of the method according to the invention, that each time the weld bead is deposited. at an angle, preferably at right angles to the direction of predictable primary physical loading.
Pour mettre en oeuvre le procédé conforme à l'in-5 vention, on utilise un dispositif muni d'une combinaison d'un mécanisme de rectification au tour et d'un mécanisme de soudage. Grâce à cette combinaison, il est possible pratiquement en une seule passe de travail, aussi bien d'enlever de la pièce la couche détériorée, que de mettre 10 immédiatement ensuite la nouvelle couche en place. Les mécanismes respectifs de rectification au tour et de soudage fonctionnent selon une cadence de travail déterminée, si bien que le rendement de tels dispositifs peut être très élevé. Conformément à l'invention, il est prévu 15 d'associer, au mécanisme de soudage, un palpeur qui peut être adapté aux dimensions et à la forme de gorge préétablie par la tôle, et est réalisé pour assurer une commande correspondante dudit mécanisme de soudage. De cette manière, l'ensemble du processus peut être automatisé car il 20 est créé pour le mécanisme de soudage ultérieur, par l'intermédiaire de la gorge ménagée séparément et du palpeur guidé dans cette gorge, un mécanisme de guidage qui assure dans tous les cas la mise en place précise du cordon de soudure.To implement the process according to the invention, a device is used provided with a combination of a lathe rectification mechanism and a welding mechanism. Thanks to this combination, it is practically possible in a single work pass, both to remove the damaged layer from the workpiece, and to immediately put the new layer in place. The respective lathe rectification and welding mechanisms operate at a determined rate of work, so that the efficiency of such devices can be very high. According to the invention, provision is made to associate, with the welding mechanism, a feeler which can be adapted to the dimensions and to the shape of groove predetermined by the sheet, and is designed to ensure a corresponding control of said welding mechanism. . In this way, the whole process can be automated because it is created for the subsequent welding mechanism, by means of the groove formed separately and of the probe guided in this groove, a guide mechanism which ensures in all the case the precise placement of the weld bead.
Conformément à l'invention, il conviendrait de 25 prévoir, entre le mécanisme de rectification au tour et le mécanisme de soudage, une cisaille à tôle qui, installée en amont dudit mécanisme de soudage, est réalisée avec faculté de réglage pour produire une coupe oblique. Par l'intermédiaire de cette cisaille, l'on produit, sur les 30 arêtes de la tôle, le biseau nécessaire qui préétablit une gorge optimale pour les circonstances considérées, cette gorge servant de guide tant pour le palpeur que pour le mécanisme de soudage situé dans la continuité, en vue de l'implantation d'un cordon de soudure défini de manière 35 bien précise, et agissant de manière exacte et adéquate.According to the invention, it would be advisable to provide, between the lathe rectification mechanism and the welding mechanism, a sheet metal shears which, installed upstream of said welding mechanism, is produced with the faculty of adjustment to produce an oblique cut. . By means of this shear, the necessary bevel is produced on the 30 edges of the sheet which pre-establishes an optimal groove for the circumstances considered, this groove serving as a guide both for the probe and for the welding mechanism located in continuity, with a view to implanting a weld bead defined in a very precise manner, and acting in an exact and adequate manner.
Pour fixer la tôle dans plusieurs zones, en considérant le pourtour, et en plus du cordon de soudure, K . ) 6 il est avantageux que cette tôle soit réalisée de manière à présenter des évidements en forme de fenêtre(s), répartis sur la longueur. Dans ce cas également, à l'aide du même palpeur ou d'un palpeur distinct, il est également possible, 5 pratiquement en même temps que la mise en place du cordon de soudure dans la gorge créée, d'établir dans les évidements, par l'intermédiaire du mécanisme de soudage, la liaison souhaitée entre la tôle et la couche sous-jacente.To fix the sheet in several zones, considering the circumference, and in addition to the weld bead, K. ) 6 it is advantageous that this sheet is made so as to have recesses in the form of window (s), distributed over the length. In this case also, using the same probe or a separate probe, it is also possible, practically at the same time as the placing of the weld bead in the groove created, to establish in the recesses, via the welding mechanism, the desired connection between the sheet and the underlying layer.
Le procédé et le dispositif conformes à l'inven-10 tion se caractérisent notamment par le fait qu'ils sont appropriés aussi bien pour le recyclage de tubes, étançons et pièces analogues à usiner, que pour la production de nouvelles pièces correspondantes. Au cours de la nouvelle production, le procédé et le dispositif selon l'inven-15 tion offrent l'avantage consistant en ce qu'une finition complexe de toute la pièce n'est pas nécessaire, mais qu'il est au contraire possible d'implanter, sur des pièces à usiner conférant seulement les valeurs de stabilité, une tôle qui est déjà préalablement terminée et qui ne 20 réclame, par la suite, qu'un traitement ultérieur adéquat. Au stade du recyclage, il est essentiel de fournir un procédé et un dispositif qui garantissent que les valeurs de stabilité initiales soient à nouveau atteintes, ou soient au moins atteintes de telle manière que les pièces 25 usinées par traitement puissent être employées comme précédemment. Il est de surcroît avantageux que l'ensemble du procédé se déroule d'une manière très précise, et qu'il puisse être automatisé dans une mesure telle qu'on atteigne des valeurs élevées et uniformes concernant la qualité 30 finale.The process and the device according to the invention are characterized in particular by the fact that they are suitable both for the recycling of tubes, props and similar parts to be machined, as well as for the production of new corresponding parts. During the new production, the method and the device according to the invention provide the advantage that a complex finishing of the whole part is not necessary, but that on the contrary it is possible to implanting, on workpieces conferring only the stability values, a sheet which is already completed beforehand and which only requires subsequent adequate treatment thereafter. At the recycling stage it is essential to provide a method and a device which ensures that the initial stability values are reached again, or are at least reached in such a way that the workpieces processed can be used as before. It is further advantageous that the whole process takes place in a very precise manner, and that it can be automated to such an extent that high and uniform values for final quality are reached.
L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard du dessin annexé sur lequel : la figure 1 est une représentation schématique 35 d'un cylindre travaillé, avec une tôle implantée spiroi-dalement ; la figure 2 est une illustration schématique d'un 7 V * 1 « cylindre pourvu d'une tôle en forme de bande s'étendant rectilignement ; et la figure 3 montre schématiquement un dispositif pour travailler des cylindres.The invention will now be described in more detail by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawing in which: FIG. 1 is a schematic representation of a worked cylinder, with a sheet metal implanted spirally; Figure 2 is a schematic illustration of a 7 V * 1 "cylinder provided with a strip-shaped sheet extending straight; and Figure 3 schematically shows a device for working cylinders.
5 Des cylindres 3, illustrés sur les figures 1 et 2, ont été traités dans un mécanisme combiné 1, 2 de soudage et de rectification au-. tour, visible sur la figure 3. Alors que, dans la réalisation ressortant de la figure 1, une tôle 4 est mise en place spiroidalement; une tôle 10 4 s'étendant longitudinalement est implantée conformément à la figure 2. Dans tous les cas, les tôles aboutées, ou bien la tôle 4 s'étendant spiroidalement, comportent des arêtes 11 et 12 biseautées de manière à donner naissance à une gorge intercalaire" 5. L'on dépose adéquatement dans 15 cette gorge 5, par l'intermédiaire d'un chalumeau de soudage 6 guidé par un palpeur 7, un cordon de soudure qui garantit la liaison intime de la tôle 4 et de la couche sous-jacente, c'est-à-dire le cylindre 3.Cylinders 3, illustrated in FIGS. 1 and 2, have been treated in a combined mechanism 1, 2 for welding and rectification. tower, visible in FIG. 3. While, in the embodiment emerging from FIG. 1, a sheet 4 is placed spiroidally; a sheet 10 4 extending longitudinally is implanted in accordance with FIG. 2. In all cases, the butted sheets, or else the sheet 4 extending spirally, have edges 11 and 12 bevelled so as to give rise to a groove interlayer "5. One deposits adequately in this groove 5, by means of a welding torch 6 guided by a probe 7, a weld bead which guarantees the intimate connection of the sheet 4 and the layer under - adjacent, i.e. cylinder 3.
L'on peut prévoir en plus, avec répartition sur 20 la longueur de bandes 10 de tôle, des évidements 8 et 9 dans lesquels un métal d'apport est également déposé de s manière à obtenir, là encore d'une manière adéquate, une liaison entre le cylindre 3 et la tôle 4 ou, respectivement, les bandes d0 de tôle.It is also possible to provide, with distribution over the length of strips 10 of sheet metal, recesses 8 and 9 in which a filler metal is also deposited in order to obtain, here again in an adequate manner, a connection between the cylinder 3 and the sheet metal 4 or, respectively, the strips d0 of sheet metal.
25 La figure 3 met par ailleurs en évidence que le palpeur 7 occupe à chaque fois une position avancée par rapport au chalumeau de soudage 6, ce palpeur 7 pénétrant dans la gorge 5 et matérialisant ainsi un guidage approprié du chalumeau de soudage 6 qui suit ses déplacements.FIG. 3 also shows that the probe 7 each time occupies an advanced position relative to the welding torch 6, this probe 7 penetrating into the groove 5 and thus materializing an appropriate guidance of the welding torch 6 which follows its displacements.
30 II va de soi que de nombreuses modifications peu vent être apportées au procédé et au dispositif décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention.It goes without saying that numerous modifications can be made to the method and to the device described and shown, without departing from the scope of the invention.
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