FR2593732A1 - Device intended for machining a tube of circular cross-section, particularly with oblique cutting - Google Patents

Abstract

The invention relates to a device intended for machining a tube of circular cross-section, particularly with oblique cutting. According to the invention, the machining tool 10 is slaved to the displacement of a sensor 110 whose tip 112, held in contact with the surface of a plate 80, determines the path of the tool 10 and, consequently, the contour of machining on the face a to be machined of the tube 5. The invention applies to the positioning of any pipe, regardless of the configuration it has to assume.

Description

DISPOSITIF DESTINE A USINER UN TSBE DE SECTION CIRCULAIRE,
NOTAMMENT, A COUPE OBLIQUE.DEVICE FOR MACHINING A TSBE OF CIRCULAR SECTION,
IN PARTICULAR, WITH OBLIQUE CUT.

L'invention concerne un dispositif destiné à usiner un tube de section circulaire, notamment à coupe oblique. The invention relates to a device intended for machining a tube of circular section, in particular with oblique cut.

Des tubes découpés en oblique sont constamment utilisés dans toutes les techniques faisant appel à la mise en place de canalisations, notamment chaque fois que celles-ci changent de direction et nécessitent donc la mise en place de coudes à angle variable. Tubes cut obliquely are constantly used in all techniques involving the installation of pipes, especially whenever they change direction and therefore require the installation of elbows at variable angles.

En pratique, les coudes sont réalisés par soudure de deux tubes découpés obliquement et dont les plans de coupes sont ensuite soudés, l'ouverture plus ou moins grande du coude étant déterminée par l'angle de découpe. In practice, the elbows are produced by welding two tubes cut obliquely and whose cutting planes are then welded, the more or less large opening of the elbow being determined by the cutting angle.

Un des problèmes se pose au niveau précisément du réglage de cet angle lorsque l'on ne se sert pas de produits normalisés et que l'on est obligé d'adapter cet angle pour des raisons de configuration générale du site ou pour des raisons afférentes à l'application considérée. Un autre problème se pose au niveau de la précision et de la qualité du chanfreinage. One of the problems arises with the precise adjustment of this angle when standard products are not used and when it is necessary to adapt this angle for reasons of general configuration of the site or for reasons relating to the application in question. Another problem arises in terms of the precision and quality of the chamfering.

Certes, on peut effectuer cette opération manuellement avec des outils portatifs, mais il s'agit là d'une manipulation délicate, voire dangereuse, et de toute façon relativement peu précise. Admittedly, this operation can be carried out manually with portable tools, but this is a delicate, even dangerous, manipulation and in any case relatively imprecise.

On peut aussi recourir à des machines. complexes du type "robots" mais leur coût devient très vite prohibitif pour un grand nombre d'applications. Machines can also be used. "robot" type complexes but their cost quickly becomes prohibitive for a large number of applications.

La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et concerne un dispositif destiné à usiner (découpe ou chanfreinage) un tube de section circulaire, notamment à coupe oblique, de mise en oeuvre simple, et conduisant à un résultat précis et reproductible quelque soit l'angle recherché. The present invention aims to overcome these drawbacks and relates to a device intended for machining (cutting or chamfering) a tube of circular section, in particular with oblique cut, of simple implementation, and leading to a precise and reproducible result whatever the l 'angle sought.

Elle concerne plus précisément un dispositif destiné à usiner un tube (5) de section circulaire (d), notamment à coupe oblique, ce dispositif étant caractérisé en ce que la trajectoire de l'outil d'usinage (10) est asservi au mouvement que décrit un palpeur (110) animé d'un mouvement de rotation par l'intermédiaire d'un arbre (30) et appliqué contre un plateau (80) incliné d'un angle d'inclinaison (a) de telle sorte que l'angle d'usinage (oc) recherché soit rigoureusement identique à l'angle d'inclinaison (#) du plateau (80), l'arbre (30) étant monté sur des paliers (32,34) permettant à celui-ci à la fois un mouvement de rotation et un mouvement de translation.  It relates more precisely to a device intended for machining a tube (5) of circular section (d), in particular with oblique cut, this device being characterized in that the trajectory of the machining tool (10) is controlled by the movement that describes a probe (110) rotated by a shaft (30) and applied against a plate (80) inclined at an angle of inclination (a) so that the angle machining (oc) sought is strictly identical to the angle of inclination (#) of the plate (80), the shaft (30) being mounted on bearings (32,34) allowing the latter at the same time a rotational movement and a translational movement.

L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et de la figure unique jointe qui illustre schématiquement l'architecture générale du dispositif. The invention will be better understood using the explanations which follow and the attached single figure which schematically illustrates the general architecture of the device.

Comme le montre cette figure, le dispositif (1) conforme à l'invention est constitué d'un chassis (2) qui peut être un chassis fixe, portable ou transportable au moyen de roulettes (3). Ce chassis (2) supporte un mandrin (4) destiné à recevoir la pièce (5) à usiner. Il s'agit dans l'exemple décrit d'un tube à section circulaire de diamètre (d) centré à l'intérieur du mandrin (4) au moyen de trois mors concentriques (6) (dont deux sont seulement visibles sur la figure). Un moyen de serrage (7) automatique du tube (5) dans le mandrin (4) est prévu. Ce tube (5) est destiné à être usiné (découpe ou chanfreinage) à l'une de ses extrémités (a), selon notamment un plan oblique (pl) faisant avec l'axe perpendiculaire (zz') à l'axe (XX') du tube (5) un angle (oc).  As shown in this figure, the device (1) according to the invention consists of a chassis (2) which can be a fixed chassis, portable or transportable by means of rollers (3). This chassis (2) supports a mandrel (4) intended to receive the part (5) to be machined. In the example described, this is a circular section tube of diameter (d) centered inside the mandrel (4) by means of three concentric jaws (6) (two of which are only visible in the figure) . An automatic clamping means (7) of the tube (5) in the mandrel (4) is provided. This tube (5) is intended to be machined (cutting or chamfering) at one of its ends (a), in particular along an oblique plane (pl) forming with the axis perpendicular (zz ') to the axis (XX ') of the tube (5) an angle (oc).

Selon une caractéristique importante de l'invention, grâce à l'architecture des moyens mis en oeuvre, cet angle ( ) peut être choisi à la demande et obtenu de façon répétitive et constante, comme cela est expliqué ci-dessous. A la limite, si cet angle est égal à zéro, l'usinage se fait dans un plan perpendiculaire à l'axe du tube et la section demeure circulaire. According to an important characteristic of the invention, thanks to the architecture of the means used, this angle () can be chosen on demand and obtained repeatedly and constantly, as explained below. Ultimately, if this angle is zero, the machining is done in a plane perpendicular to the axis of the tube and the section remains circular.

Pour cela, un outil d'usinage (10) rotatif, tel qu'une meule ou tout autre type d'outil abrasif, est mis en mouvement par un moteur (11), électrique, pneumatique, hydraulique... L'ensemble moteur (11) plus outil (10) est supporté par un support général (12) par l'intermédiaire d'un support auxiliaire (13) orientable et blocable grâce à une manette (15). Ce support auxiliaire (13) est rendu solidaire d'un bras (14), le long duquel il peut être déplacé latéralement en différents points (pl, p2... pn) situés dans un plan horizontal, si l'on prend comme référence l'axe (XX') du tube (5). Ce même bras (14) est déplaçable dans un plan perpendiculaire au premier.Cette fonction peut être obtenu par exemple grâce à une crémaillère (20) actionnée par une manette (21) que l'on bloque à l'aide d'un système de blocage (22), l'ensemble de ces moyens coopérant éventuellement avec un contre poids (100). For this, a rotary machining tool (10), such as a grinding wheel or any other type of abrasive tool, is set in motion by a motor (11), electric, pneumatic, hydraulic, etc. The motor assembly (11) plus tool (10) is supported by a general support (12) by means of an auxiliary support (13) orientable and lockable by means of a lever (15). This auxiliary support (13) is made integral with an arm (14), along which it can be moved laterally to different points (pl, p2 ... pn) located in a horizontal plane, if we take as a reference the axis (XX ') of the tube (5). This same arm (14) can be moved in a plane perpendicular to the first. This function can be obtained for example by means of a rack (20) actuated by a lever (21) which is blocked using a system of blocking (22), all of these means possibly cooperating with a counterweight (100).

Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, ce support (12), portant l'outil (10), coopère également avec une combinaison de moyens destinée à guider l'outil (10) pour lui permettre d'usiner le tube (5) selon un plan de coupe (pl) qui présente un contour elliptique de petit et grand axes déterminés en fonction de l'application recherchée. Un arbre tournant (30), d'axe (YY') confondu avec l'axe (XX') cité précédemment, actionné dans l'exemple décrit par un volant (31), est monté sur un premier palier (32) porté par un chassis secondaire (33) reposant sur le chassis (2), et un second palier (34) soutenu par une potence (35) solidaire également du chassis (2). Des jeux d'équerres (50), ou tout autre moyen destiné à consolider la structure générale, sont prévus partout où ils sont nécessaires.Un joint tournant (60) permet de faire passer à travers l'arbre (30) toutes les conduites (61) d'énergie (électrique, pneumatique, hydraulique...) destinées à alimenter le moteur (11). According to another essential characteristic of the invention, this support (12), carrying the tool (10), also cooperates with a combination of means intended to guide the tool (10) to allow it to machine the tube (5 ) according to a cutting plane (pl) which has an elliptical contour of small and large axes determined according to the desired application. A rotating shaft (30), of axis (YY ') coincident with the axis (XX') mentioned above, actuated in the example described by a flywheel (31), is mounted on a first bearing (32) carried by a secondary chassis (33) resting on the chassis (2), and a second bearing (34) supported by a bracket (35) also integral with the chassis (2). Sets of brackets (50), or any other means intended to consolidate the general structure, are provided wherever they are necessary. A rotary joint (60) makes it possible to pass through the shaft (30) all the pipes ( 61) of energy (electrical, pneumatic, hydraulic, etc.) intended to supply the engine (11).

Selon une autre caractéristique importante de l'invention, un plateau (80) fixé de manière orientable entre deux flasques (81) et (82) solidaires du chassis secondaire (33) est prévu. Il est percé en son centre d'un orifice (83) qui permet le passage libre de l'arbre tournant (30) à travers ce plateau (80). On choisit, conformément à l'invention, d'incliner celui-ci selon un angle d'inclinaison (oc) égal à l'angle d'usinage (o) défini précédemment. On entend par angle d'inclinaison (pg) l'angle que fait l'axe transversale (A) du plateau (80) avec un axe (B) perpendiculaire à l'axe (YY') de l'arbre tournant (30), sachant que cet axe (B) est parallèle à l'axe (zz') puisque les deux axes (XX') et (YY') sont confondus. According to another important characteristic of the invention, a plate (80) fixed in an orientable manner between two flanges (81) and (82) integral with the secondary chassis (33) is provided. It is pierced in its center with an orifice (83) which allows the free passage of the rotating shaft (30) through this plate (80). We choose, in accordance with the invention, to incline the latter at an angle of inclination (oc) equal to the machining angle (o) defined above. By angle of inclination (pg) is meant the angle made by the transverse axis (A) of the plate (80) with an axis (B) perpendicular to the axis (YY ') of the rotating shaft (30) , knowing that this axis (B) is parallel to the axis (zz ') since the two axes (XX') and (YY ') are merged.

Un palpeur (110) est rendu solidaire de l'arbre (30) par un premier moyen de solidarisation (111). Ce palpeur (110) comporte une pointe, dite de palpeur, (112) destinée à rester en permanence appliquée contre la surface du plateau (80) quelque soit son inclinaison (po), Ce palpeur (110) est également réglable en hauteur au moyen d'une crémaillère dite de palpeur (113), blocable par une manette (114). A probe (110) is made integral with the shaft (30) by a first securing means (111). This probe (110) has a tip, called a probe, (112) intended to remain permanently applied against the surface of the plate (80) whatever its inclination (in). This probe (110) is also adjustable in height by means of a so-called feeler rack (113), lockable by a lever (114).

A l'extrémité amont du tube (30) (coté pièce à usiner), le support (12) est rendu solidaire de l'arbre (30) par un élément intermédiaire (150) semblable à l'élément (111). At the upstream end of the tube (30) (on the workpiece side), the support (12) is made integral with the shaft (30) by an intermediate element (150) similar to the element (111).

Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le mouvement de rotation de l'arbre (30) entraîne donc en rotation le palpeur (110). La pointe (112) du palpeur, guidée par l'inclinaison selon l'angle fx) du plateau (80), provoque le long de l'arbre (30) un mouvement de translation au support d'outil (12), celui-ci, étant en même temps entraîné en rotation par ledit arbre (30), va suivre un profil et donc permettre l'usinage du tube (5) selon une section elliptique dont le grand et le petit axes deviennent une fonction de l'angle i) d'inclinaison du plateau (80). La trajectoire suivi par l'outil (10) est donc asservi au mouvement que décrit la pointe du palpeur (112). According to an essential characteristic of the invention, the rotational movement of the shaft (30) therefore rotates the feeler (110). The tip (112) of the probe, guided by the inclination along the angle fx) of the plate (80), causes along the shaft (30) a translational movement to the tool holder (12), ci, being at the same time driven in rotation by said shaft (30), will follow a profile and therefore allow the machining of the tube (5) according to an elliptical section whose large and small axes become a function of the angle i ) inclination of the plate (80). The path followed by the tool (10) is therefore subject to the movement described by the tip of the probe (112).

Celle-ci doit en permanence être en appui sur le plateau (80). Dans le cas d'une mise en oeuvre manuelle, cette pression (p) est réalisée par l'opérateur qui actionne le volant (31). En- cas de fonctionnement automatique, un moyen de pression (non représenté sur la figure) qui peut, par exemple, être un ressort, est alors prévu.This must be permanently supported on the plate (80). In the case of manual implementation, this pressure (p) is produced by the operator who actuates the steering wheel (31). In the case of automatic operation, a pressure means (not shown in the figure) which may, for example, be a spring, is then provided.

Dans l'exemple décrit, toutes les fonctions, sauf l'entrainement de l'outil, sont accomplies manuellement, tant au niveau du volant (31) que du plateau orientable (80), ainsi que des différentes crémaillères. Mais, des moyens automatiques d'asservissement à un programme de découpe déterminé peuvent être prévus à tous les niveaux, les relations moyen-fonction-résultat restant toujours les mêmes. In the example described, all of the functions, except for driving the tool, are performed manually, both at the steering wheel (31) and at the swiveling plate (80), as well as at the various racks. However, automatic means of slaving to a determined cutting program can be provided at all levels, the mean-function-result relationships always remaining the same.

Obtenir des tuyauteries coudées selon tout angle imposé par des impératifs liés aux applications devient alors possible car il suffit après avoir effectué les usinages, de souder entre elles ces sections pour obtenir le coude recherché. Obtaining pipes bent at any angle imposed by requirements linked to the applications then becomes possible because after having carried out the machining operations, it is sufficient to weld these sections together to obtain the desired bend.

Les applications sont nombreuses, notamment dans l'équipement des navires, des plateformes de forage et, de manière plus générale, pour toutes les installations où les volumes doivent être réduit au maximum.  The applications are numerous, in particular in the equipment of ships, drilling platforms and, more generally, for all installations where volumes must be reduced to the maximum.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné à l'usinage d'un tube (5) de section circulaire (d), notamment à coupe oblique, ce dispositif étant caractérisé en ce que la trajectoire de l'outil d'usinage (10) est asservi au mouvement que décrit un palpeur (110) animé d'un mouvement de rotation par l'intermédiaire d'un arbre (30) et appliqué contre un plateau (80) incliné d'un angle d'inclinaison ( ) de telle sorte que l'angle d'usinage x) recherché soit rigoureusement identique à l'angle d'inclinaison (4 du plateau (80), l'arbre (30) étant monté sur des paliers (32,34) permettant à celui-ci à la fois un mouvement de rotation et un mouvement de translation. 1) Device intended for machining a tube (5) of circular section (d), in particular with oblique cut, this device being characterized in that the trajectory of the machining tool (10) is slaved to movement that describes a probe (110) driven in a rotational movement by means of a shaft (30) and applied against a plate (80) inclined at an angle of inclination () so that the angle machining x) sought is strictly identical to the angle of inclination (4 of the plate (80), the shaft (30) being mounted on bearings (32,34) allowing the latter both a movement of rotation and a translational movement. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil (10) est rendu solidaire par un premier moyen de solidarisation (150) d'un arbre tournant (30) et le palpeur (110) rendu solidaire de ce même arbre tournant (30) par un second moyen de solidarisation (111), ledit arbre (30) étant soutenu par les paliers (32) et (34) qui lui assurent un double mouvement de rotation et de translation. 2) Device according to claim 1, characterized in that the tool (10) is made integral by a first securing means (150) of a rotating shaft (30) and the probe (110) made integral with this same shaft rotating (30) by a second securing means (111), said shaft (30) being supported by bearings (32) and (34) which provide it with a double movement of rotation and translation. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'outil (10) est monté sur un support (12) possédant deux réglages perpendiculaires l'un par rapport à l'autre, de même que le palpeur (110) qui lui aussi est réglable selon les deux mêmes axes perpendiculaires, le premier parallèle aux axes (XX') et (YY') du tube (5) à usiner et de l'arbre tournant (30), et le second perpendiculaire à ces deux axes qui sont en réalité confondus. 3) Device according to claim 2, characterized in that the tool (10) is mounted on a support (12) having two adjustments perpendicular to each other, as is the probe (110) which also is adjustable along the same two perpendicular axes, the first parallel to the axes (XX ') and (YY') of the tube (5) to be machined and the rotating shaft (30), and the second perpendicular to these two axes which are actually confused. 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un volant (31) permet à la fois d'assurer le mouvement de rotation de l'arbre (30) et son mouvement de translation grâce à un effort de pression (p) appliqué selon son axe (YY') qui maintient en permanence la pointe (112) du palpeur (110) en contact avec le plateau (80). 4) Device according to one of the preceding claims, characterized in that a flywheel (31) allows both to ensure the rotational movement of the shaft (30) and its translational movement thanks to a pressure force (p) applied along its axis (YY ') which permanently maintains the tip (112) of the feeler (110) in contact with the plate (80). 5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube à usiner (5) est maintenu entre trois mors (6) de telle sorte que son axe (XX') soit confondu avec l'axe (YY') de l'arbre (30), ces trois mors étant solidaires d'un mandrin (4) muni de moyens de blocage (7). 5) Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tube to be machined (5) is held between three jaws (6) so that its axis (XX ') coincides with the axis (YY') of the shaft (30), these three jaws being integral with a mandrel (4) provided with locking means (7). 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les paliers (32) et (34) sont respectivement rendus solidaires d'un chassis secondaire (33) et d'une potence (35), eux-mêmes solidaires d'un chassis (2). 6) Device according to one of the preceding claims, characterized in that the bearings (32) and (34) are respectively secured to a secondary frame (33) and a bracket (35), themselves secured to 'a chassis (2). 7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que tout l'ensemble du dispositif (1) repose sur un chassis (2). 7) Device according to one of the preceding claims, characterized in that the entire device (1) rests on a frame (2). 8) Dispositif selon rune des revendications précédentes, caractérisé en ce que ce chassis (2) est équipé de moyens de roulement (3). 8) Device according to one of the preceding claims, characterized in that this chassis (2) is equipped with rolling means (3). 9) Dispositif selon rune des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un joint tournant (60) permet de faire transiter à travers l'arbre (30) toutes les conduites (61) d'énergie destinées à alimenter le moteur (11) actionnant l'outil (10), l'ensemble moteur (11) plus outil (10) étant rendu solidaire d'un bras (14) du support (12) par l'intermédiaire d'un support auxiliaire (13). 9) Device according to one of the preceding claims, characterized in that a rotary joint (60) makes it possible to pass through the shaft (30) all the energy lines (61) intended to supply the motor (11) actuating the tool (10), the motor assembly (11) plus tool (10) being made integral with an arm (14) of the support (12) by means of an auxiliary support (13). 10) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque l'angle (oc) est égal à zéro, l'usinage est réalisé sur une section du tube qui demeure circulaire.  10) Device according to one of the preceding claims, characterized in that, when the angle (oc) is equal to zero, the machining is carried out on a section of the tube which remains circular.