<Desc/Clms Page number 1>
SCIE VOLANTE.
La présente invention concerne le s machines pour couper de s tronçons successifs dans une barre se déplaçant d'un mouvement continu, et plus particulièrement les scies volante s destinées à tronçonner rapidement des tubes,des canalisations, des tiges ou éléments analogues, suivant des longueurs précises au fur et à mesure que la matière sort d'un laminoir.
La machine décrite ici est étudiée spécialement pour scier en plusieurs tronçons des conduite s soudée s, mais il est bien entendu que l' invention peut recevoir d'autres applications.
Dans la fabrication des conduite s d'acier par un procédé bien connu, on chauffe dans un four une bande d'ébauche jusqu'à la température de soudure , puis on la fait passer à grande vitesse à travers des rouleaux de formage et de soudure dans lesquels la bande prend la forme tubulaire et ses bords de butée sont soudés ensemble pour former le tube. La bande d'ébauche est fournie en grosses bobines,et l'extrémité avant d'une bobine est soudée à l'extrémité arrière de la bobine précédente, avant que la bande ne pénètre dans le four; il est ainsi possible d'effectuer l'opération de soudure sans interruption pendant des périodes relativement longues. les laminoirs de ce genre fonctionnent à grande vitesse.
Il est par conséquent nécessaire de réaliser une sorte de mécanisme "volant" de tronçonnage capable de pouper le tube en tronçons pendant qu'il sort du laminoir à une vitesse pouvant atteindre par exemple 300 mètres à la minute .
On a décrit dans la demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique n 671.534 une scie volante capable de satisfaire aux exigences des laminoirs de ce genre. Cette scie est constituée par une scie circulaire ou un autre outil coupant qui se déplace sur une trajectoire ou orbite circulaire, au moyen d'un mécanisme à manivelle. Des moyens sont prévus pour guider la pièce à tronçonner sur un trajet disposé dans un plan parallèle au
<Desc/Clms Page number 2>
plan de l'orbite de l'outil coupant? qui agit suivant une direction perpendiculaire au trajet de la pièce.
L'outil coupant est entraîne en rotation par un mécanisme moteur synchronisé, soit mécaniquement, soit électriquement avec le mécanisme d'entraînement du laminoir,de manière que le mouvement de rotation de l'outil soit synchrone avec la vitesse linéaire de la pièce La pièce est guidée suivant un trajet qui est normalement adjacent à la trajectoire circulaire de l'outil coupant, mais qui ne la coupe pas; des moyens sont prévus cependant pour déplacer périodiquement la pièce en dehors de son trajet normal jusque sur le trajet de l'outil coupant, de manière à réaliser son tronçonnement.
La présente invention concerne une machine du même type général que çelle décrite dans la demande de brevet citée plus haut en référence, mais perfectionnée à plusieurs points de vue et conçue pour fonctionner pendant de longues périodes de temps en tronçonnant le tube en morceaux de longueurs sensiblement égaleso La machine conforme à la présente invention est également étudiée pour couper de très grandes longueurs de tube et elle a été simplifiée en éliminant certains des moyens de réglage décrits dans la demande de brevet déjà citée.
Si l'on se réfère maintenant au dessin annexé, on voit que: la fig. 1 est une élévation de face d'un mode de réalisation préféré de la scie volante à chaud conforme à l'invention; la fig. 2 est une vue en plan de la même scie; la fig. 3 en est une élévation latérale obtenue en regardant dans la direction du mouvement du tube à travers la machine; la fig. 4 est une coupe détaillée montrant une partie du mécanisme d'entraînement de la machine; la fig. 5 est une coupe détaillée montrant le mécanisme chargé d'actionner la came de déviation de la pièce, cette coupe étant faite suivant la ligne 5-5 de la fig. 4; la fig. 6 est une coupe détaillée du même mécanisme faite suivant la ligne 6-6 de la fig. 5;
la fig. 7 est une vue schématique représentant le mécanisme hydraulique chargé d' élever et d'abaisser la came de déviation de la pièce, et représentant également son mécanisme d'entraînement associé.
Somme on le voit en particulier sur les figs. 1, 2 et 3, la scie volante à chaud conforme à l'invention et indiquée dans son ensemble par le nombre de référence 10 peut recevoir du tube, ou une matière analogue, directement d'un laminoir de soudure pour le tronçonner en pièces de la longueur désirée. On voit sur la fig. 1 les deux rouleaux 11 du laminoir de soudure; ce s rouleaux fournissent le tube T à la scie volante Le laminoir est entraîné par un moteur électrique 12, qui sert également de préférence à entraîner la scie par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 14 et d'une boîte de vitesse 15 à variation continue
La scie 10 comprend un bâti approprié 20 constitué de préférence par des plaques d'acier soudé et reposant sur un socle 21.
Ie bâti 20 porte l' outil coupant qui, dans le présent mode de réalisation., est une scie circulaire 22. La scie 22 est entraînée par un moteur électrique 23; elle est montée de préférence directement sur l'arbre de ce moteur; la scie 22 et le moteur 23 sont portés par un chariot 24, qui est monté à son tour sur des axes de manivelle 25 et 26 portés respectivement par des bras de manivelle 27 et 28; ces bras sont montés respectivement sur des arbres 29 et 30. Le chariot 24 est construit et disposé de préférence conformément au brevet n 2.561.292 publié le 17 juillet 1951 aux Etats-Unis d'Amérique
Les arbres 29 et 30 reposent sur des paliers apprôpriés prévus dans le caisson 32 qui se prolonge vers le haut et fait partie du bâti 20.
<Desc/Clms Page number 3>
Ces arbres sont munis de contrepoids 33 et 34 et sont entraînes en synchro- nisme par des roue s dentées 35 et 36 en prise toute s les deux avec le pignon
37 monté sur l'arbre de renvoi 38. Cet arbre 38 est entraîné lui-même par un arbre vertical 39 par l'intermédiaire de pignons conique s 40 et 41; l' ar-. bre vertical 39 est entraîne lui-mème par la boîte de vitesses 15, par l'in- termédiaire de l'arbre 43 et des pignons conique s 44 et 45 On voit ainsi que, grâce à ces dispositions la scie 22 est entraînée sur une trajectoire circulaire par les bras de manivelle 27 et 28, sa vitesse sur cette trajec- toire étant déterminée par la vitesse du moteur 12 du laminoir et par le réglage de la botte de vitesses 15.
De cette façon, on peut conserver un rapport bien défini entre la vitesse du tube T sortant du laminoir et la vitesse de rotation de la scie sur son orbite . Ce rapport est un des facteurs commandant la longueur de tronçonnage de la machine .
Comme on l'a indiqué ci-dessus, le trajet du tube est normalement voisin de l'orbite de la scie, mais ne la coupe pas ; pour que ce trajet et cette orbite se coupent, en vue du tronçonnage du tube par la scie,celui-ci est dévié périodiquement de manière à venir sur le trajet de la scie. Ceci est réalisé par une came 50 ayant une forme non circulaire et comportant une gorge périphérique destinée à guider le tube comme on le voit en 51 ; cettecame comporte une encoche 52 à son point le plus haut, de manière que la scie puisse couper le tube sans entamer la portion périphérique de la came;
la came tourne en synchronisme avec les bras de manivelle 27 et 28 portant la scie 22, de manière que l'encoche prévue au point le plus haut de la came coïncide avec la position de la scie quand cette dernière se trouve dans sa position la plus basse représentée sur la fig. l. La came 50 est entraînée en rotation par un arbre 54, qui est entraîné lui-même, au moyen des joints de cardan 55 et 56 et de la portion d'arbre extensible 57, par un arbre court 58 monté dans la boîte d'engrenages 59 faisant partie du bâti 20. L'arbre 58 est entraîné par l'arbre vertical 39, au moyen d'un pignon conique 60 et d'une roue conique 61. La raison de l'engrenage conique 60, 61 est la mème que celle de l'engrenage constitué par le pignon 37 et le s roue s dentées 35 et 36.
Puisque les pignons coniques 40 et 41 ont le même diamètre , il est évident que l'arbre à came 54 et la came 50 sont entraînés à la même vitesse de rotation que les arbres 29 et 30 et par conséquent que les bras de manivelle 27 et 28 portant la scie 22.
On voit que la longueur des tronçons fournis par la scie est égale à la vitesse du tube en mètres à la minute divisée par le nombre de coupes à la minute . Il est évident également que la vitesse linéaire de la scie sur son orbite doit ètre voisine de la vitesse du tube au moment oû se produit le tronçonnage, de manière à obtenir des coupes sensiblement à angle droit et à éviter d'appliquer à la scie de s force s qui pourraient la briser ou l'endommager. La vitesse circonférentielle de la scie sur son orbite est égale au nombre de tours à la minute de la soie multiplié par 2 # r, r étant égal au rayon des bras de manivelle 27 et' 28.
Etant donné qu' on a rarement be soin de tronçonner du tube en longueurs inférieures à 6 m, et puisqu'on désire fréquemment couper en particulier du tube de petit diamètre en longueurs pouvant varier de 24 m à 30 m, il est évidemment imposside de construire une scie dans laquelle l'outil exé- cute une coupe pour chaque tour sur son orbite ;
pourréaliser en effet cette condition, si la vitesse de la scie doit ètre voisine de la vitesse de la pièce il faudrait, pour couper des tronçons de 6 m avoir des bras de manivelle dont la longueur serait supérieure à 1 mètre, tandis que pour avoir des tronçons de 30 m il faudrait disposer de bras de manivelle ayant une longueur voisine de 5 mo Une scie construite pour satisfaire à cette condition serait extrêmement coûteuse et probablement irréalisable en raison des nombreuses difficultés que l'on rencontrerait dans sa construction.
Conformément à la présente invention, on élimine la nécessité d'utiliser de longs bras de manivelle, et on réalise une scie capable de
<Desc/Clms Page number 4>
fournir des tronçons de tube dans une large gamme de longueurs en montant la came de déviation de telle manière qu'elle fait dévier la pièce, pour l'amener sur le trajet de l'outil coupante non pas pour chaqué révolution de la scie sur son orbite, mais seulement toutes les deux, trois, quatre ou plus nombreuses révolutions;
de cette manière, on peut tronçonner de grandes longueurs de tube avec une scie portée par des bras de manivelle d'une longueur raisonnable, la vitesse circonférentielle de la scie étant cependant très voisine de la vitesse du tube au moment de la coupe
Ce résultat est obtenu en montant l'arbre à came 54 dans un excentrique 62 (figa 4) qui ne tourne qu'à une fraction de la vitesse de l'arbre à came lui-mème, de sorte que la came 50 ne se trouve à son point le plus haut, et en condition par conséquent de déplacer le tube jusque sur le trajet de la scie,qu'une fois seulement pour deux, trois, ou un plus grand nombre de révolutions de celle-ci, suivant la conception de la machine, et en prévoyant en outre des moyens pour élever et abaisser le mécanisme complet de l'excentrique et de la came en synchronisme avec le fonctionnement de la scie,
de façon que celle-ci puisse accomplir un nombre encore plus grand de tours sur son orbite sans produire de tronçonnage.
L'excentrique 62 portant l'arbre à came 54 est constitué par une première pièce d'extrémité 62a, une deuxième pièce d'extrémité 62b., et certains éléments intermédiaires comprenant deux paliers 62c et 62d. L'excentrique 62 est monté dans un carter 63 supporté par un axe de pivotement 64 porté lui-même par le bâti 20 Comme on le voit sur la fig. 4, l'excentrique 62 tourne à l'intérieur du carter 63 sur des paliers 65a et 65b, tandis que l'arbre 64 est monté dans l'excentrique 62 sur des paliers 66a et 66b. L'arbre 54 porte une roue dentée 67 qui est clavetée en 54a, Cette roue 67 entraîne un pignon fou 68 pouvant tourner sur un manchon d'un arbre court 69; celui-ci est supporté, comme on le voit sur le dessin, dans l'excentrique 62 au moyen des paliers 62c et 62d.
Une roue dentée 71 clavetée en 71a (fig. 5) sur le moyeu 68a du pignon fou 68 peut engrener avec une roue 70 à denture intérieure fixée sur la surface intérieure du carter 63. La rotation de l'arbre 54 entraine par conséquent la rotation de l'excentrique 620
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, représenté sur les figso 4 et 5, la roue dentée 67 a le même nombre de dents que la roue 70 à denture intérieure et l'excentrique 62 tourne à la demi-vitesse de l'arbre 54. Avec cette disposition, la came 50 n'est soulevée que tous les deux tours par l'excentrique 62, jusqu'à une position dans laquelle elle peut soulever le tuyau ou tube jusque sur le trajet de la scie.
Puisque la came tourne à la même vitesse que le s bras de manivelle 27 et 28, la scie effectue une coupe toutes les deux révolutionso Dans un mode de réalisation préféré de la machine, on peut ainsi tronçonner du tube en longueurs comprises entre 5 m50 et 6 m70 avec des bras de manivelle ayant un rayon de 50,8 cm.
Bien que la vitesse linéaire de la scie varie pendant la coupe et ne reste pas égale à la vitesse du tube, ces variations ne sont pas cependant assez grandes pour produire de sérieuses difficultés, en par- ticulier quand le tube a un petit diamètre, de l'ordre par exemple de 19 mm. La raison en est la suivante: à cause de l'action de la came soulevant le tube pour l'amener sur le trajet de la scie, l' opération de tronçonnage ne dure en réalité que pendant une rotation de 9 de la scie sur son orbite; par conséquent, la coupe s'effectue si rapidement que la différence des vitesses de la scie et du tube n'entraîne pas une très grande différence entre les distances parcourues par la scie et le tube pendant l'opération;
on peut donc obtenir des coupe s satisfaisantes et on peut produire des variations de longueur des tronçons, dans les limites d'un fonc- tionnement satisfaisant, en réglant tout simplement le rapport d'entraînement de la boite de vitesses 15; une diminution de la vitesse de rotation de la scie sur son orbite, par rapport à la vitesse de déplacement du tube, produit une plus grande longueur de tronçonnage et vice-versa.
<Desc/Clms Page number 5>
Pour pouvoir obtenir des tronçons dont les longueurs sont des multiples de ce lle s pouvant ètre obtenue s ave c la scie effectuant une coupe toute s le s deux révolutions,on a prévu de s moyens pour abaisser le carter
63, en le faisant tourner vers le bas autour du pivot 64, jusqu'à une posi- tion dans laquelle le soulèvement de l'excentrique n'est pas assez important pour permettre à la came de soulever le tube jusqu'au trajet de la scie.
Le montage du carter 63 est représenté particulièrement sur les figures 5 et 6. Comme on le voit sur ces figures., ce carter comporte un bossage 72a pris dans la masse au voisinage d'une extrémité et un autre bossage 72b aligné sur le premier au voisinage de l'autre extrémité. Ces bossages72a et 72b sont alésés pour recevoir l'axe de pivotement 64 qui est supporté dans des machons 73 et 74, portés eux-mêmes par des plaque s 75a et 75b fi- xées, par soudure par exemple, sur le bâti 20.
Un manchon d'écartement 76 entoure l'axe 64 entre le s plaque s 75a et 75b; une résistance et une rigi- dité supplémentaires sont donnée s à la structure de support par un flasque
77 soudé sur les plaques 75a et 75b et sur le manchon d'écartement 76; le carter d'excentrique 63 est ainsi supporté sur l'axe de pivotement 64, et peut ètre soulevé ou abaissé tout entier en pivotant autour de l' a 64.
Pour réaliser la rotation du carter 63 en vue de soulever ou d'abaisser l'excentrique 62 et la came 50, le carter 63 est muni d'un bras 80 qui fait corps à son extrémité inférieure avec le bossage 72a, (fig.6) Une bielle 81 est montée pivotante entre les deux bras 80a et 80b d'une fourche prévue à l'extrémité supérieure du bras 80. La bielle 81 est reliée à un piston 82, à l'intérieur du cylindre hydraulique 83 qui est supporté par le bâti de la machine par l'intermédiaire d'une biellette 107 comme on le voit sur la fig. 1. (Voir aussi la représentation schématique de la figure 7)
Il est évident que, quand le piston 82 se déplace, le carter 63 tourne autour de son pivot 64 et monte ou de scend par conséquent par rapport à la scie.
La position haute et la position basse du carter sont représentéestoutes le s deux sur la fig. 5, la première en trait plein et la deuxième en trait mixte. Les pièces sont calculées de telle manière que, quand le piston 82 est à sa position extrême vers le carter (vers la droite sur les figs 1 et 7), le carter 63 est abaissé d'une distance suffisante pour empêcher la came 50 de soulever le tube jusqu'au trajet de la scie quand l'excentrique est à sa position la plus haute, et quand le piston 82 est à sa position extrême la plus éloignée du carter (vers la gauche sur les figs.
1 et 7), le carter est alors soulevé jusqu'à sa position normale de fonctionnement, dans laquelle la came peut soulever le tube jusqu'à la position voulue pour ètre tronçonné par la scie lorsque l'excentrique soulève la came jusqu'à sa position la plus haute. Ainsi, si le piston est maintenu vers la gauche dans le mode de réalisation représenté, la scie coupe le tube toute s les deux révolutions. Si on désire obtenir des tron- çons plus longs, on peut fournir une pression hydraulique au cylindre 83 pour abaisser le carter 63, et la scie ne peut tronçonner le tube tant que le carter reste dans sa position basse
Pour soulever et abaisser le carter en synchronisme avec la rotation de la scie sur son orbite, il est préférable d'utiliser le mécanisme représenté sur les figs. 2 et 7 pour commander le cylindre 83.
Le fluide hydraulique sous pression est fourni au cylindre 83 par une pompe 84 entraînée par un moteur électrique 85. Une conduite 86 va de la pompe 84 jusqu'à une valve 87 à quatre voie s, à partir de laquelle des conduites 88 et 89 aboutissent aux extrémités opposées du cylindre. Une conduite 90 permet le retour du fluide vers un puisard disposé à l'intérieur du. socle 91.
Les dispositions sont telles que, quand le plongeur 92 est engagé au maximum dans la valve, comme on le voit sur le dessin, celle-ci connecte la conduite 86 à la conduite 89,'fournissant ainsi du fluide sous pression au cylindre 83 pour déplacer le piston 82 vers la gauche, dans le mode de réalisation du dessin, et pour élever par conséquent le carter d'excentrique 63 en le faisant tourner autour de son pivot 64. Dans cette position de la valve, la
<Desc/Clms Page number 6>
conduite 88 est connectée à la conduite 90, de -telle sorte que le fluide se trouvant du côté gauche du piston peut se décharger dans le puisard quand le piston 82 se déplace vers la gauche.
Quand le plongeur 92 se trouve dans son autre positions, c'est-à-dire dans sa position de sortie, les connexions sont inversées, le fluide sous pression arrive par la conduite 88 à l'extrémité de gauche du cylindre 83 pour faire tourner le carter 63 vers le bas autour du pivot 64, tandis que la conduite 89 est connectée à la conduite de retour 90 pour permettre la décharge du fluide se trouvant devant le piston 82 en mouvement vers la droite
Pour commander la valve 87 en synchronisme avec la rotation de la scie sur son orbite et la rotation de la came 50, le plongeur 92 est disposé de manière à se déplacer vers le bas, sous l'action d'une came 95jusqu'à une position dans laquelle le carter 63 est soulevé,
le plongeur étant muni d'un galet approprié 93 ou d'un autre organe analogue susceptible de suivre le pourtour de la came 95. Quand le point le plus haut 96 de la came 95 est en contact avec le galet 93, comme on le voit sur le dessin, le carter 63 est soulevé jusqu'à sa position la plus haute, et quand la came 95 tourne en amenant sa portion circulaire 97 en @ontaet avec le galet 93, le plongeur est ramené à sa position extérieure par des moyens élastiques (non représentés),situés dans la valve 87 ou par d'au- tre s moyens connus, de sorte que les connexions au cylindre 83 sont inversées, le piston se déplace vers l'extrémité de droite du cylindre et le carter 63 se déplace vers sa position la plus basse.
Pour entraîner la came 95 en synchronisme avec le reste de la machine,on a prolongé l'arbre 58, à partir du mécanisme à came et excentrique, comme on le voit en 100 sur les figso 2, 3 et 4, et on a monté à son extrémité une roue dentée conique 101 qui engrène avec une autre roue dentée conique 102 montée sur l'arbre 103. La roue 102 a deux fois plus de dents que la roue 101, par conséquent, l'arbre 103 tourne à la même vitesse que l'excentrique 62 et à la demi-vitesse de la came 50. Comme le montre la fig. 2, l'arbre 103 entraîne la came 95 par l'intermédiaire d'une botte de vitesse ordinaire 104 à engrenages, la came 95 étant montée sur l'arbre de sortie 105 de cette botte.
La botte de vitesses 104 comprend de préférence un embrayage à mâchoires., qui permet de débrayer la came 95, et des combinaisons d'engrenages permettant de réaliser des rapports de vitesse égaux par exemple à 2, 3 et 4. Grâce à une telle botte de vitesses,le cylindre 83 peut être actionné en synchronisme avec la ro- tation de la came à excentrique 50 et de la scie sur son orbite, la came 95 étant calée sur l'arbre 105 de manière que le point haut 96 de cette came attaque le galet 93 quand l'excentrique 62 est dans sa position la plus élevée
L'embrayage à mâchoires étant débrayé de manière que le mécanisme hydraulique soit inopérant,
et le carter 63 se trouvant en position haute la came 50 est élevée jusqu'à la position de coupe à chaque tour de l'excentrique 62 et tous -les deux tours de la came 50 et de la scie; dans ces conditions, la scie tronçonne le tube suivant une longueur minima.
Quand on désire tronçonner suivant des longueurs plus grandes, on engage l'embrayage,et on règle la botte de vitesses 104 suivant le rapport désiré.
Quand le rapport est égal à 2, la came 95 actionne la valve 87 pour soulever le carter d'excentrique 63 jusqu'à la position de coupe tous les deux tours de l'excentrique 62 et tous les quatre tours de la came 50 et de la scie. Pendant le reste du temps, le carter d'excentrique 63 est suffisamment abaissé pour empê'cher l'excentrique 62 et la came 50 de soulever le tube jusqu'au trajet de la scie. Quand la botte de vitesses est réglée avec le rapport 3, la came 95 actionne la valve 87 pour soulever le- carter 63 tous les trois tours de l'excentrique et- tous les six tours de la came 50 et de la scie Pour le rapport égal à 4, l'excentrique est soulevé jusqu'à la position de coupe tous les quatre tours de 1-'excentrique et tous les huit tours de la came et de la scie.
Ainsi, un réglage de la botte de vitesses 15, produisant une longueur de tronçonnage de 6 m quand le mécanis-
<Desc/Clms Page number 7>
me hydraulique de soulèvement est débrayé, produira respectivement des tron- çons de 12 m, 18 m, et 24 m quand la boite de vitesses 104 sera réglée pour les rapports 2, 3 et 4. Il est évident que le mécanisme hydraulique d'a- baissement et de soulèvement du carter d'excentrique 63 fournit à la scie une gamme plus étendue de longueurs de tronçonnage et permet en particulier de couper des tronçons de grande longueur sans exiger des engrenages com- pliqués ou des bras de manivelle excessivement longs pour supporter la scie.
Pour régler la position de la came 50 en fonction de tubes de différents diamètres, et pour compenser l'usure de la lame de scie 22, la biellette 107, sur laquelle est monté le cylindre hydraulique 83, est arti- culée sur le bâti 20 comme on le voit en 108 (fig. 1) L'autre extrémité de la biellette 107 est articulée sur une biellette filetée 109 qui s'étend à peu près à angle droit par rapport à la biellette 107 et s'engage dans un écrou 110 monté tournant dans le bâti 20. Cet écrou 110 est disposé de manière qu' on puisse le faire tourner à l'aide d'un volant 111, et un écrou de verrouillage 112 est également vissé sur la biellette filetée.
En fai- sant tourner l' écrou 110 pour régler la position de la biellette filetée
109, on peut faire tourner la biellette 107 autour de son pivot et déplacer le cylindre 83 de manière à le rapprocher ou à l'éloigner de 1'axe vertical du carter d'excentrique 63. Ainsi, le piston 82 se trouvant à gauche, position dans laquelle le carter d'excentrique 63 est soulevé jusqu'à la position de tronçonnage, on peut régler la hauteur de la came 50 au moyen du volant 111 de manière que la scie tronçonne le tube mais ne pénètre pas dans le bord de la came 50
Dans une machine du type décrit ci-dessus,les réglages nécessaires peuvent ètre faits rapidement et avec précision;
une gamme étendue de longueurs de tronçonnage peut ètre obtenue Le fonctionnement de la came, qui fait dévier le tube de manière à l'amener sur le trajet de la scie, permet de tronçonner le tube très rapidement, la scie effectuant le tronçonnage pendant une faible fraction de tour et sortant ensuite rapidement du trajet du tube. La vitesse de cette opération est telle que la différence entre les distances parcourues par le tube et par la scie dans une direction parallèle au tube pendant cette opération est négligeable. les hommes de l'art apprécieront que des modifications variées peuvent être apportée s à l'invention sans s'éloigner cependant de son esprit, ni sortir de son domaine.
Par exemple, le mécanisme hydraulique de souè- vement peut être incorporé dans une scie dont le rayon des bras de manivelle est réglable, comme on l'a expliqué et revendiqué dans la demande de brevet citée plus haut; dans ce cas, il est possible de couper des trongons de toutes longueurs,depuis la longueur minima déterminée par le rayon de s bras de manivelle, jusqu' à une longueur maxima quelconque désirée. La machine peut être adaptée à d'autres buts et à d' autres utilisations.
<Desc / Clms Page number 1>
FLYING SAW.
The present invention relates to machines for cutting s successive sections in a bar moving in a continuous movement, and more particularly to flying saws intended for rapidly cutting tubes, pipes, rods or the like, along lengths. precise as the material leaves a rolling mill.
The machine described here is specially designed for sawing welded pipes in several sections, but it is understood that the invention can have other applications.
In the manufacture of steel pipes by a well-known process, a preform strip is heated in an oven to the welding temperature and then passed at high speed through forming and welding rolls. wherein the strip takes the tubular form and its abutment edges are welded together to form the tube. The rough strip is supplied in large spools, and the front end of one spool is welded to the rear end of the previous spool, before the strip enters the oven; it is thus possible to carry out the welding operation without interruption for relatively long periods. rolling mills of this kind operate at high speed.
It is therefore necessary to provide a sort of cutting "flywheel" mechanism capable of chopping the tube into sections as it leaves the rolling mill at a speed which may for example reach 300 meters per minute.
A flying saw capable of meeting the requirements of such rolling mills has been described in United States Patent Application No. 671,534. This saw consists of a circular saw or other cutting tool which moves in a circular path or orbit, by means of a crank mechanism. Means are provided to guide the part to be cut on a path arranged in a plane parallel to the
<Desc / Clms Page number 2>
plane of the orbit of the cutting tool? which acts in a direction perpendicular to the path of the part.
The cutting tool is rotated by a motor mechanism synchronized, either mechanically or electrically with the drive mechanism of the rolling mill, so that the rotational movement of the tool is synchronized with the linear speed of the workpiece. is guided along a path which is normally adjacent to the circular path of the cutting tool, but which does not intersect it; means are however provided for periodically moving the part outside its normal path as far as the path of the cutting tool, so as to carry out its sectioning.
The present invention relates to a machine of the same general type as that described in the patent application cited above by reference, but improved from several points of view and designed to operate for long periods of time by cutting the tube into pieces of substantially lengths. equaleso The machine according to the present invention is also designed to cut very long lengths of tube and it has been simplified by eliminating some of the adjustment means described in the patent application already cited.
If we now refer to the accompanying drawing, we see that: FIG. 1 is a front elevation of a preferred embodiment of the hot flying saw according to the invention; fig. 2 is a plan view of the same saw; fig. 3 is a side elevation obtained looking in the direction of movement of the tube through the machine; fig. 4 is a detailed sectional view showing part of the drive mechanism of the machine; fig. 5 is a detailed section showing the mechanism responsible for actuating the workpiece deflection cam, this section being taken along line 5-5 of FIG. 4; fig. 6 is a detailed section of the same mechanism taken along the line 6-6 of FIG. 5;
fig. 7 is a schematic view showing the hydraulic mechanism responsible for raising and lowering the workpiece deflection cam, and also showing its associated drive mechanism.
As we can see in particular in figs. 1, 2 and 3, the hot flying saw according to the invention and indicated as a whole by the reference number 10 can receive tube, or a similar material, directly from a welding rolling mill in order to cut it into pieces of the desired length. We see in fig. 1 the two rollers 11 of the welding rolling mill; These rollers supply the tube T to the flying saw The rolling mill is driven by an electric motor 12, which also preferably serves to drive the saw through a speed reducer 14 and a gear box 15 to continuous variation
The saw 10 comprises a suitable frame 20 preferably consisting of welded steel plates and resting on a base 21.
The frame 20 carries the cutting tool which, in the present embodiment, is a circular saw 22. The saw 22 is driven by an electric motor 23; it is preferably mounted directly on the shaft of this motor; the saw 22 and the motor 23 are carried by a carriage 24, which in turn is mounted on crank pins 25 and 26 carried respectively by crank arms 27 and 28; these arms are mounted on shafts 29 and 30, respectively. The carriage 24 is constructed and preferably arranged in accordance with patent no. 2,561,292 issued July 17, 1951 in the United States of America.
The shafts 29 and 30 rest on suitable bearings provided in the box 32 which extends upwards and forms part of the frame 20.
<Desc / Clms Page number 3>
These shafts are provided with counterweights 33 and 34 and are driven in synchronism by toothed wheels 35 and 36 both fully engaged with the pinion.
37 mounted on the countershaft 38. This shaft 38 is itself driven by a vertical shaft 39 via bevel gears 40 and 41; the ar-. vertical bre 39 is itself driven by the gearbox 15, via the shaft 43 and the bevel gears 44 and 45 It can thus be seen that, thanks to these arrangements, the saw 22 is driven on a circular path by the crank arms 27 and 28, its speed on this path being determined by the speed of the motor 12 of the rolling mill and by the adjustment of the gearbox 15.
In this way, a well-defined ratio can be maintained between the speed of the tube T leaving the rolling mill and the speed of rotation of the saw in its orbit. This ratio is one of the factors controlling the cutting length of the machine.
As indicated above, the path of the tube is normally close to the orbit of the saw, but does not intersect it; so that this path and this orbit intersect, with a view to cutting off the tube by the saw, the latter is periodically deflected so as to come onto the path of the saw. This is achieved by a cam 50 having a non-circular shape and comprising a peripheral groove intended to guide the tube as seen at 51; cettecame has a notch 52 at its highest point, so that the saw can cut the tube without cutting into the peripheral portion of the cam;
the cam rotates in synchronism with the crank arms 27 and 28 carrying the saw 22, so that the notch provided at the highest point of the cam coincides with the position of the saw when the latter is in its most bass shown in fig. l. The cam 50 is rotated by a shaft 54, which is itself driven, by means of the universal joints 55 and 56 and the extendable shaft portion 57, by a short shaft 58 mounted in the gearbox. 59 forming part of the frame 20. The shaft 58 is driven by the vertical shaft 39, by means of a bevel gear 60 and a bevel gear 61. The reason for the bevel gear 60, 61 is the same as that of the gear consisting of the pinion 37 and the toothed wheel 35 and 36.
Since the bevel gears 40 and 41 have the same diameter, it is evident that the camshaft 54 and the cam 50 are driven at the same rotational speed as the shafts 29 and 30 and therefore as the crank arms 27 and 28 carrying the saw 22.
It can be seen that the length of the sections supplied by the saw is equal to the speed of the tube in meters per minute divided by the number of cuts per minute. It is also obvious that the linear speed of the saw in its orbit must be close to the speed of the tube at the time when the cutting is performed, so as to obtain cuts substantially at right angles and to avoid applying the saw to s forces that could break or damage it. The circumferential speed of the saw in its orbit is equal to the number of revolutions per minute of the tang multiplied by 2 # r, r being equal to the radius of the crank arms 27 and '28.
Since it is seldom necessary to cut the tube in lengths less than 6 m, and since it is frequently desired to cut in particular small diameter tube in lengths which may vary from 24 m to 30 m, it is obviously impossible to build a saw in which the tool makes one cut for each turn in its orbit;
in order to achieve this condition, if the speed of the saw must be close to the speed of the workpiece, it would be necessary to cut 6 m sections with crank arms whose length would be greater than 1 meter, while to have sections of 30 m it would be necessary to have crank arms having a length of around 5 mo. A saw constructed to satisfy this condition would be extremely expensive and probably impracticable because of the many difficulties which one would encounter in its construction.
In accordance with the present invention, the need for using long crank arms is eliminated, and a saw capable of
<Desc / Clms Page number 4>
provide pipe sections in a wide range of lengths by mounting the deflection cam in such a way that it deflects the workpiece, to bring it into the path of the cutting tool not for each revolution of the saw on its orbit, but only every two, three, four or more revolutions;
in this way, one can cut large lengths of tube with a saw carried by crank arms of a reasonable length, the circumferential speed of the saw being however very close to the speed of the tube at the time of cutting
This is achieved by mounting the camshaft 54 in an eccentric 62 (figa 4) which only rotates at a fraction of the speed of the camshaft itself, so that the cam 50 is not located. at its highest point, and therefore in condition to move the tube into the path of the saw, only once for two, three, or a greater number of revolutions thereof, depending on the design of the saw. the machine, and further providing means for raising and lowering the complete eccentric and cam mechanism in synchronism with the operation of the saw,
so that it can accomplish an even greater number of turns in its orbit without producing any cutting.
The eccentric 62 carrying the camshaft 54 is constituted by a first end piece 62a, a second end piece 62b., And certain intermediate elements comprising two bearings 62c and 62d. The eccentric 62 is mounted in a housing 63 supported by a pivot pin 64 itself carried by the frame 20 As can be seen in FIG. 4, the eccentric 62 rotates inside the housing 63 on bearings 65a and 65b, while the shaft 64 is mounted in the eccentric 62 on bearings 66a and 66b. The shaft 54 carries a toothed wheel 67 which is keyed at 54a. This wheel 67 drives an idle pinion 68 which can rotate on a sleeve of a short shaft 69; this is supported, as can be seen in the drawing, in the eccentric 62 by means of the bearings 62c and 62d.
A toothed wheel 71 keyed at 71a (fig. 5) on the hub 68a of the idler gear 68 can mesh with an internally toothed wheel 70 fixed to the interior surface of the housing 63. The rotation of the shaft 54 consequently causes the rotation. the eccentric 620
In the preferred embodiment of the invention, shown in figs 4 and 5, the toothed wheel 67 has the same number of teeth as the internally toothed wheel 70 and the eccentric 62 rotates at half the speed of the shaft 54. With this arrangement, the cam 50 is only raised every two turns by the eccentric 62, to a position in which it can lift the pipe or tube onto the path of the saw.
Since the cam rotates at the same speed as the crank arms 27 and 28, the saw performs a cut every two revolutions. In a preferred embodiment of the machine, it is thus possible to cut pipe in lengths between 5 m50 and 6 m70 with crank arms having a radius of 50.8 cm.
Although the linear speed of the saw varies during cutting and does not remain equal to the speed of the tube, these variations are not however large enough to produce serious difficulties, particularly when the tube has a small diameter, of the order for example of 19 mm. The reason is as follows: due to the action of the cam lifting the tube to bring it into the path of the saw, the cut-off operation actually only lasts during a 9 rotation of the saw on its saw. orbit; therefore, the cut is carried out so quickly that the difference in saw and tube speeds does not result in a very large difference between the distances traveled by the saw and the tube during the operation;
satisfactory cuts can therefore be obtained and variations in length of the sections can be produced, within the limits of satisfactory operation, by simply adjusting the drive ratio of the gearbox 15; a decrease in the speed of rotation of the saw in its orbit, relative to the speed of movement of the tube, produces a greater cut-off length and vice versa.
<Desc / Clms Page number 5>
In order to be able to obtain sections whose lengths are multiples of that which can be obtained with the saw making a cut all the s two revolutions, means are provided for lowering the casing.
63, rotating it down around the pivot 64, to a position in which the lifting of the eccentric is not great enough to allow the cam to lift the tube to the path of the eccentric. saw.
The assembly of the casing 63 is shown particularly in Figures 5 and 6. As seen in these figures., This casing comprises a boss 72a taken in the mass in the vicinity of one end and another boss 72b aligned with the first at neighborhood of the other end. These bosses 72a and 72b are bored to receive the pivot axis 64 which is supported in machons 73 and 74, themselves carried by plates 75a and 75b fixed, by welding for example, on the frame 20.
A spacer sleeve 76 surrounds the axis 64 between the s plate 75a and 75b; additional strength and rigidity are given to the supporting structure by a flange
77 welded to the plates 75a and 75b and to the spacer sleeve 76; the eccentric housing 63 is thus supported on the pivot axis 64, and can be raised or lowered entirely by pivoting around the a 64.
To rotate the casing 63 with a view to raising or lowering the eccentric 62 and the cam 50, the casing 63 is provided with an arm 80 which is integral at its lower end with the boss 72a, (fig.6 ) A connecting rod 81 is pivotally mounted between the two arms 80a and 80b of a fork provided at the upper end of the arm 80. The connecting rod 81 is connected to a piston 82, inside the hydraulic cylinder 83 which is supported by the frame of the machine by means of a connecting rod 107 as seen in FIG. 1. (See also the schematic representation of figure 7)
Obviously, as the piston 82 moves, the housing 63 rotates around its pivot 64 and therefore rises or falls relative to the saw.
The high position and the low position of the casing are both shown in fig. 5, the first in solid line and the second in phantom. The parts are calculated in such a way that when the piston 82 is at its extreme position towards the housing (to the right in figs 1 and 7), the housing 63 is lowered by a sufficient distance to prevent the cam 50 from lifting. the tube to the path of the saw when the eccentric is at its highest position, and when the piston 82 is at its extreme position furthest from the housing (towards the left in figs.
1 and 7), the housing is then raised to its normal operating position, in which the cam can lift the tube to the position desired to be cut by the saw when the eccentric raises the cam to its highest position. Thus, if the piston is held to the left in the embodiment shown, the saw cuts the tube every two revolutions. If longer sections are desired, hydraulic pressure can be supplied to cylinder 83 to lower housing 63, and the saw cannot cut through the tube as long as the housing remains in its lowered position.
To raise and lower the housing in synchronism with the rotation of the saw in its orbit, it is preferable to use the mechanism shown in figs. 2 and 7 to control cylinder 83.
Hydraulic fluid under pressure is supplied to cylinder 83 by a pump 84 driven by an electric motor 85. A line 86 runs from pump 84 to a four-way valve 87, from which lines 88 and 89 terminate. at opposite ends of the cylinder. A pipe 90 allows the return of the fluid to a sump disposed inside the. base 91.
The arrangements are such that, when the plunger 92 is fully engaged in the valve, as seen in the drawing, the latter connects the line 86 to the line 89, thus supplying pressurized fluid to the cylinder 83 for moving. piston 82 to the left, in the embodiment of the drawing, and therefore to raise eccentric housing 63 by rotating it about its pivot 64. In this position of the valve, the
<Desc / Clms Page number 6>
Line 88 is connected to line 90, so that fluid on the left side of the piston can discharge into the sump as the piston 82 moves to the left.
When the plunger 92 is in its other position, that is to say in its output position, the connections are reversed, the pressurized fluid arrives through the line 88 at the left end of the cylinder 83 to rotate the housing 63 down around the pivot 64, while the line 89 is connected to the return line 90 to allow the discharge of the fluid in front of the piston 82 moving to the right
To control the valve 87 in synchronism with the rotation of the saw on its orbit and the rotation of the cam 50, the plunger 92 is arranged so as to move downwards, under the action of a cam 95, until a position in which the housing 63 is lifted,
the plunger being provided with a suitable roller 93 or other similar member capable of following the periphery of the cam 95. When the highest point 96 of the cam 95 is in contact with the roller 93, as can be seen in the drawing, the housing 63 is lifted to its highest position, and when the cam 95 rotates by bringing its circular portion 97 in @ontaet with the roller 93, the plunger is returned to its outer position by elastic means (not shown), located in valve 87 or by other known means, so that the connections to cylinder 83 are reversed, the piston moves to the right end of the cylinder and the housing 63 moves. towards its lowest position.
To drive the cam 95 in synchronism with the rest of the machine, the shaft 58 was extended from the cam and eccentric mechanism, as seen at 100 in figs 2, 3 and 4, and we mounted at its end a bevel gear 101 which meshes with another bevel gear 102 mounted on shaft 103. Wheel 102 has twice as many teeth as wheel 101, therefore shaft 103 rotates at the same speed than the eccentric 62 and at half the speed of the cam 50. As shown in FIG. 2, the shaft 103 drives the cam 95 via an ordinary gear boot 104 with gears, the cam 95 being mounted on the output shaft 105 of this boot.
The gear boot 104 preferably comprises a jaw clutch, which enables the cam 95 to be disengaged, and combinations of gears making it possible to achieve speed ratios equal for example to 2, 3 and 4. Thanks to such a boot speed, the cylinder 83 can be actuated in synchronism with the rotation of the eccentric cam 50 and of the saw on its orbit, the cam 95 being wedged on the shaft 105 so that the high point 96 of this cam attacks the roller 93 when the eccentric 62 is in its highest position
The jaw clutch being disengaged so that the hydraulic mechanism is inoperative,
and the housing 63 being in the high position, the cam 50 is raised to the cutting position on each revolution of the eccentric 62 and every two turns of the cam 50 and of the saw; under these conditions, the saw cuts the tube along a minimum length.
When it is desired to cut along longer lengths, the clutch is engaged, and the gearbox 104 is adjusted according to the desired ratio.
When the ratio is equal to 2, the cam 95 actuates the valve 87 to raise the eccentric housing 63 to the cutting position every two turns of the eccentric 62 and every four turns of the cam 50 and of the saw. During the remainder of the time, the eccentric housing 63 is lowered sufficiently to prevent the eccentric 62 and cam 50 from lifting the tube to the path of the saw. When the gearbox is set with ratio 3, cam 95 operates valve 87 to raise the housing 63 every three turns of the eccentric and every six turns of the cam 50 and the saw. equal to 4, the eccentric is raised to the cutting position every four turns of the eccentric and every eight turns of the cam and the saw.
Thus, an adjustment of the gearbox 15, producing a cutting length of 6 m when the mechanic
<Desc / Clms Page number 7>
The hydraulic lifting mechanism is disengaged, will produce sections of 12 m, 18 m, and 24 m respectively when gearbox 104 is set for gears 2, 3 and 4. It is obvious that the hydraulic mechanism of a - lowering and raising of the eccentric housing 63 provides the saw with a wider range of cut-off lengths and in particular makes it possible to cut sections of great length without requiring complicated gears or excessively long crank arms to support the saw.
To adjust the position of the cam 50 as a function of tubes of different diameters, and to compensate for the wear of the saw blade 22, the link 107, on which the hydraulic cylinder 83 is mounted, is articulated on the frame 20. as seen in 108 (fig. 1) The other end of the link 107 is articulated on a threaded link 109 which extends approximately at right angles to the link 107 and engages in a nut 110 mounted so as to rotate in the frame 20. This nut 110 is arranged so that it can be rotated by means of a handwheel 111, and a locking nut 112 is also screwed onto the threaded rod.
By turning the nut 110 to adjust the position of the threaded rod
109, one can rotate the rod 107 around its pivot and move the cylinder 83 so as to bring it closer to or away from the vertical axis of the eccentric casing 63. Thus, the piston 82 being on the left, position in which the eccentric housing 63 is lifted to the cutting position, the height of the cam 50 can be adjusted by means of the handwheel 111 so that the saw cuts the tube but does not enter the edge of the cam 50
In a machine of the type described above, the necessary adjustments can be made quickly and precisely;
a wide range of cut-off lengths can be obtained The operation of the cam, which deflects the tube so as to bring it on the path of the saw, allows the tube to be cut very quickly, the saw performing the cut-off for a short fraction of a turn and then rapidly exiting the path of the tube. The speed of this operation is such that the difference between the distances traveled by the tube and the saw in a direction parallel to the tube during this operation is negligible. those skilled in the art will appreciate that various modifications can be made to the invention without, however, departing from its spirit or its field.
For example, the hydraulic lifting mechanism can be incorporated in a saw, the radius of the crank arms of which is adjustable, as explained and claimed in the patent application cited above; in this case, it is possible to cut sections of any length, from the minimum length determined by the radius of the crank arm, up to any desired maximum length. The machine can be adapted for other purposes and other uses.