La présente invention est du domaine du travail des matériaux en feuille, tels que tôles, en vue de les cintrer, et elle a plus précisément pour objet une machine, dite "rouleuse", destinée à cintrer les tôles selon le préambule de la revendication 1.
On connaît par un brevet FR-974.789 (BIGWOOD) une telle rouleuse de tôle à rouleau d'appui supérieur pivotant et à palier escamotable; toutefois une telle machine met en oeuvre un mécanisme complexe de réglage du rayon de cintrage par vis à entraînement motorisé.
On connaît par un brevet FR-2.528.334 de la Demanderesse une rouleuse à rouleau d'appui pivotant, et s'apparentant par cette disposition au dispositif précité, situé au dessus d'un couple de deux rouleaux lisses de plus petit diamètre, dits presseurs, parallèles entre eux et écartables l'un de l'autre afin d'obtenir différents rayons de cintrage; ces machines de performances plus modestes que les précédentes, mais d'un coût moindre conviennent aux ateliers de chaudronnerie dans lesquels le cintrage ne constitue qu'une partie de la tache. c'est plus précisément à de telles rouleuse que s'apparente celle de la présente invention.
On connaît pas des brevets FR-2.528.335 et FR-2.637.206 de la même Demanderesse des rouleuses dites à rouleaux crénelés constituées d'un gros rouleau dit d'appui et d'une double pluralité de rouleaux dits presseurs d'assez petit diamètre par rapport à celui du rouleau d'appui et s'interpénétrant de façon à pouvoir avoir des lignes de contact avec le rouleau d'appui, plus rapprochées que ne le permettraient des rouleaux pleins, afin d'augmenter la précision du cintrage et de diminuer au maximum les parties restant droites aux extrémités de la tôle en entrée et en sortie de l'opération de cintrage; dans ce type de machine les rouleaux crénelés, situés au dessus du gros rouleau, sont groupés en deux trains parallèles de rouleaux chaque train étant lui-même composé de plusieurs rouleau coaxiaux; dans certaines des machines du genre, la détermination du rayon de cintrage est opérée par variation de l'éloignement entre les rouleaux presseurs (crénelés) et le rouleau d'appui, au moyen d'un dispositif à plans inclinés (cames et cales pentées) déplaçables en glissement les uns contre les autres par une manivelle à cadran indicateur gravitationnel. Ces machines, de productivité et de maniabilité très élevées, sont généralement destinées aux ateliers spécialisés dans la production en série de viroles (tôles cintrée et soudées).
Ces dernières machines ont comme caractéristique commune le fait que les rouleaux presseurs et d'appui restent toujours parallèles; cependant dans le cas de tôles minces (par exemple d'épaisseur inférieure à deux millimètres) ou de matériau tendre (par exemple aluminium) elles ont l'inconvénient de "marquer" les tôle par le fait du caractère crénelé des rouleaux presseurs.
Le but de la présente invention est de mettre à la disposition d'ateliers non spécialisés une machine de cintrage qui autorise le cintrage de tôles d'assez grande largeur, de faible épaisseur, et/ou constituées d'un matériau de faible dureté.
Selon la présente invention ce but est atteint par une machine de cintrage de tôles telle que définie dans la revendication 1.
C'est donc dans la combinaison nouvelle de moyens connus, et la vérification de l'efficacité d'une telle combinaison, en vue d'atteindre un résultat, à savoir le cintrage de tôles moles et/ou minces, avec possibilité du changement rapide et précis du rayon de cintrage, qu'il faut rechercher l'activité inventive, plus que dans la nouveauté des moyens pris indépendamment.
De préférence le rouleau d'appui à axe fixe est disposé au-dessus de l'ensemble des rouleaux presseurs de telle sorte que ces derniers puissent être manoeuvrés verticalement de bas en haut par les cales pentées lorqu'ils sont appliqués contre la tôle à cintrer, et de haut en bas par l'effet de leur poids après l'opération de cintrage.
Il résulte de ces dispositions que le choix du rayon de cintrage peut être contrôlé simplement par la lecture d'une graduation du cadran indicateur gravitationnel des dits moyens de réglage et que, en général, un seul passage de la tôle entre les rouleaux est suffisant pour lui conférer le cintrage i désiré; on notera toutefois que l'opérateur aura toujours le choix de cintrer la tôle en un seul passage ou en plusieurs, attendu que c'est la rouleuse qui assurera la précision du cintrage et non plus l'opérateur lui-même.
On notera à ce stade de la définition de l'invention qu'il y a deux difficultés à résoudre : l'une concerne la flexibilité des rouleaux presseurs, l'autre la flexibilité du rouleau d'appui.
La première difficulté réside dans le fait que, pour que les lignes de contact des rouleaux presseurs avec le rouleau d'appui puissent être assez rapprochées l'une de l'autre, relativement à la mesure des diamètres des rouleaux presseurs, de telle sorte qu'une tôle introduite entre le premier rouleau presseur et le rouleau d'appui, rentre en contact oblique avec le quartier supérieur du second rouleau presseur, il est nécessaire que le diamètre des rouleaux presseurs soit très inférieur (environ 1/3) au diamètre du rouleau d'appui, et que ces rouleaux soient le plus rapproché possible l'un de l'autre; or attendu que la résistance à la flexion d'une poutre cylindrique varie grosso modo comme la puissance quatre (D4) de son diamètre, leur faible diamètre sera la cause d'une flexibilité importante, en pratique inacceptable, des rouleaux presseurs.
Pour préciser les notions sus évoquées, on entend par "le plus rapproché possible", le fait que leur entraxe e est compris entre d et 1, 5xd, d étant le diamètre, de préférence identique pour chacun, des rouleaux presseurs, d étant lui même compris entre 0,2xD et 0,5xD, D étant le diamètre du rouleau d'appui, la longueur effective de ce dernier étant elle comprise entre 5xD et 10xD, le plus petit diamètre de cintrage qu'il est possible d'obtenir avec une machine déterminée étant compris entre environ 1,2 et 1,4xD; on notera que le choix de ces rapports dimensionnels relève aussi de-l'invention en raison des innombrables possibilités théoriques qu'ils offrent dont un grand nombre s'avéreraient inappropriées en pratique, et que seule une appréciation intuitive fondée sur une grande expérience a permis d'éliminer à priori.
Une solution proposée par l'invention pour résoudre le problème de la flexion des rouleaux presseurs, à consisté à diviser les rouleaux presseurs en tronçons, chaque tronçon étant supporté en rotation, à ses extrémités, par une pièce support, les pièces support reposant elles-mêmes sur une poutre, de préférence en I, dite intermédiaire, prenant elle-même un appui indirecte sur le bâti général de la machine.
Cependant, les rouleaux étant conformés en tronçons, il restait à résoudre le problème du "marquage" des tôles par les bords d'extrémité des tronçons; ce problème à été résolu en décalant les tronçons dans le sens axial, de telle sorte que le bord d'extrémité d'un tronçon d'un rouleau presseur soit toujours en regard d'une partie cylindrique d'un tronçon de l'autre rouleau, à l'exception des extrémités des rouleaux eux-mêmes; de préférence le décalage choisi est seulement très légèrement supérieur à l'épaisseur des pièces support, laquelle épaisseur a été rendue minimale par un choix judicieux de la suspension des tronçons, et grâce à une conformation en Z des pièces support; grâce à quoi, des tôles même très minces peuvent être cintrées sans être marquées.
Il restait enfin à résoudre pour une telle machine le problème de la flexion, même faible, du rouleau d'appui, ainsi que celui de la détermination du rayon de cintrage; il a été adaptée à la rouleuse de l'invention, une solution déjà appliquée dans un autre type de machine (cf: FR-2.637.206, fig.6 et 7)), à savoir l'interposition entre le bâti général non flexible et la poutre supportant les rouleaux presseurs, d'un mécanisme à "rampe de cames" et à "cales pentées", les surfaces en contact des cames et des cales pentées étant des plans formant avec le plan des axes des rouleaux presseurs, des dièdres ayant leur arête oblique par rapport aux dits axes; on rappelle que l'obliquité des cales et leur déplacement transversal permet un réglage de compensation de la flexion du rouleau d'appui; dans l'application nouvelle qui en est faite, le mécanisme est interposé, au dessous des rouleaux presseurs, entre la poutre qui supporte ces rouleaux et le bâti.
L'ensemble de ces dispositions combinées, à savoir rouleaux presseurs à entraxe réduit, réglage du rayon de cintrage par rampe de cames et cales pentées, et butée réglable par cadran gradué, permet un réglage précis par un opérateur non qualifié, et le cintrage en un seul passage donc avec une grande productivité.
Une deuxième solution proposée par l'invention, plus particulièrement adaptée au cintrage suivant un plus petit rayon, mais en considérant toujours le problème de la flexion, à consisté à adjoindre aux rouleaux presseurs divisés en tronçons supportés en rotation, un second étage de rouleaux de petit diamètre disposés au dessus des précédents et supportés eux aussi par les même pièces support conformées en Z.
Enfin selon une troisième solution proposée par l'invention, plus particulièrement adaptée au cintrage de tôles minces et fragiles (épaisseur < 0.6mm), les rouleaux du second étage sont continus sur toute la largeur de passage des tôles, et reposent soit sur des rouleaux tronçonnés avec pièces support en Z, soit plus simplement sur des galets répartis sur la largeur de passage et supportés par des pièces support ordinaires.
On doit donc comprendre que la rouleuse de l'invention se représente comme un ensemble résultant de la combinaison
La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la description qui va être faite des solutions proposées par l'invention, en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles :
Sur les fig.1 et/ou 2, une rouleuse de l'invention est constituée principalement d'un bâti constitué d'une poutre-bâti massive 1 en I, d'un rouleau supérieur de grand diamètre D, dit rouleau d'appui 2, en direction duquel peuvent être sollicités de bas en haut, deux trains 3,4 de rouleaux de plus petit diamètre, dits rouleaux presseurs, chacun constitué d'une pluralité de tronçons de rouleaux; les rouleaux presseurs sont supportés par l'intermédiaire de pièces support telle que 5 par une poutre en I dite intermédiaire 6.
La poutre intermédiaire 6 peut être manoeuvrée en translation verticale, entre des guides d'extrémités 26, par un dispositif de manoeuvre du genre à rampe 7 de cames et cales pentées 8 prenant appui sur la poutre-bâti 1; la rampe 7 est mue en translation horizontale par un couple de vérins tels que 9; le réglage de l'amplitude du déplacement vertical de la poutre support, donc de l'interstice entre les rouleaux presseurs et le rouleau d'appui, interstice qui détermine le rayon de cintrage, est opéré par le déplacement horizontal d'une butée 10, au moyen d'une vis 11 entraînable manuellement en rotation par une manivelle à cadran indicateur gravitationnel 12.
Le rouleau d'appui 2 est supporté à une première extrémité 13, depuis laquelle il est entraîné en rotation par un moteur hydraulique 14, par un premier palier 15 très robuste à double portée, et à son autre extrémité 16 par un palier escamotable 17 ménagé dans une pièce basculable dite "portillon" 18; cette disposition permet le retrait axial des tôles après cintrage
En relation avec les fig.1 ou.2, on situe les grandeurs dimensionnelles suivantes
Sur les fig.3 et 4, les rouleaux presseurs sont constitués chacun d'une pluralité de tronçons 31,.32, 33.. d'égale longueur, et l'on remarque que les extrémités voisines de quatre tronçons adjacents sont supportées par une pièce support commune, telle que 51, constituée d'une paroi mince 53 en Z formant avec une semelle 54 un ensemble en cornière, cette conformation confère à la pièce support une rigidité particulièrement élevée, ce qui autorise la faible épaisseur recherchée de la paroi et permet à deux extrémité adjacentes de deux tronçons d'un même rouleau d'être les plus rapprochées possible et ainsi de n'avoir à décaler deux rouleaux en regard, par exemple 31 et 41, que d'un distance minimale l
En raison de la minceur de la paroi qui ne permet pas la constitution de paliers pour le support en rotation d'un moyeu, les tronçons de rouleau sont constitués chacun d'un cylindre creux, tel que 44 visible en coupe, monté rotatif sur un arbre central coaxial 45 par des roulements tels que 46 disposés au voisinage de chacune des extrémités du tronçon; l'arbre étant lui-même engagé fixement dans un alésage débouchant 57 de la paroi adjacente 53 d'une pièce support 5 (fig.4); chaque alésage, à l'exception de ceux des pièces support d'extrémité des rouleaux, supporte ainsi deux arbre voisins coaxiaux.
Sur la fig.5, on a repris certains éléments des figures précédentes avec les mêmes références; on remarque en outre les cales pentées telles que 8 sont manoeuvrables suivant des directions obliques par rapport à la rampe de came 7 et la poutre intermédiaire 6 qui les supporte par l'intermédiaire d'un socle à glissière oblique (voir la figure 6 du brevet précité), de manivelles de cadrans indicateurs gravitationnels à manivelle tels que 24 et 25, analogues au cadran 12 sus mentionné, qui permettent, chacun, le déplacement de la cale pentée respective, telle que 8, à laquelle il est relié, de façon à permettre de compenser la flexion du rouleau d'appui selon l'épaisseur ou la nature de la tôle soumise à cintrage.
La rampe 7 elle-même est manoeuvrable en poussée par un couple de vérins hydrauliques tels que 9 par l'intermédiaire d'une pièces transversale dite "étrier" 23, à laquelle est reliée la rampe.
Le portillon 18 à palier 17 est articulé sur le bâti 1 pour pouvoir basculer (flèche 19) sous l'effet d'un vérin 20 entre une position verticale dans laquelle le palier 17 enserre l'extrémité cylindro-conique 16, du rouleau d'appui 2, et une position horizontale (non représentée) dans laquelle il libère l'extrémité du rouleau pour permettre le retrait de la tôle cintrée. On notera que la forme cylindro-conique, voire arrondie, de l'extrémité 16 du rouleau d'appui, permet à l'axe de celui-ci de rester fixe pendant la manoeuvre du portillon, soit encore pendant l'extraction de la tôle cintrée.
Le vérin 20 de portillon, les vérins 9 de manoeuvre de la rampe 7 et le moteur hydraulique 14 d'entraînement du rouleau d'appui 2 sont alimenté en fluide sous pression par une centrale hydraulique commune non représentée mais qui est avantageusement fixée au voisinage de l'extrémité du bâti général où se trouve le moteur.
Ainsi grâce aux moyens de réglage principalement constitués par les cadrans gravitationnels, il suffit à l'opérateur, qui n'a pas à posséder une qualification particulière, de procéder aux différents réglages à partir d'un tableau établi empiriquement, pour obtenir le cintrage désiré.
On notera que, sans sortir du cadre de l'invention, le moteur hydraulique peut être remplacé par un moto-réducteur électrique simple ou par un moteur électrique d'axe de type "brushless", et les vérins hydraulique par des vis à billes et moteur d'axe; on notera aussi que le dispositif de manoeuvre manuel peut des moyens de réglage peut être remplacé par un ensemble placé sous commande numérique de manière à pouvoir faire varier de façon programmée le rayon de cintrage au cours du passage d'une même tôle, et obtenir ainsi finalement une virole de forme ovale, elliptique ou polygonale à angles arrondis.
Sur la fig.6, une rouleuse relavant de la deuxième solution, comporte un étage inférieur de rouleaux tels 31, d'axe 31', qui sont au nombre de trois et qui servent de support pour les deux rouleaux presseurs 32, d'axe 32', de petit diamètre et assez rapprochés, situés au dessus d'eux.
Sur la fig.7 il apparaît qu'un rouleau 32 de la figure précédente est un rouleau plein tandis qu'un rouleau support 31 est monté sur roulement à billes sur un arbre fixe 33; les rouleaux 31 et 32 sont supportés par des pièces support 34 en Z telles que la pièce de la fig.8, analogue à celle de la fig,4, sur laquelle sont figurés les axes 31' et 32' des rouleaux
Il ressort bien sur la fig.7 que les rouleaux, aussi bien presseurs 32 que support 31, de la rouleuse des fig.6 à 8 sont des tronçons discontinus.
Sur la fig.9, les rouleaux presseurs 42, selon la troisième solution, et à l'inverse de ceux des figures précédentes, sont continus, c'est à dire qu'il s'étendent sur toute la largeur de passage des tôles, dans le sens de la longueur de la rouleuse; les rouleaux 42 sont supportés de place en place par des couples de galets tels que 58 disposés de part et d'autre d'une pièce support intermédiaire telle que 44, ou d'un coté d'une pièce support d'extrémité telle que 45.
On notera enfin que la machine peut être dotée de moyens de variation automatique du rayon de courbure au cours de l'opération de roulage, de manière à produire des viroles (tôles roulées) à profil non circulaire (par exemple elliptique, ou triangulaire à angles arrondis, etc..).