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Il a été dëerit dans le brevet principal une machine à laminer un disque ou une roue minces, comportant un moyeu, une partie moyenne plane et une jante, de sections droites appropriées. Ce laminage est réalisé au moyen de paires de rouleaux situés de part et d'autre de la roue , et prévus pour lami- ner celle-ci suivant un profil prédéterminé .
Le présent perfectionnement a pour objet un dispositif de commande pour chaque paire de rouleaux, ainsi que la coordination de ces dispositifs de façon qu'ils laminent une roue de profil prédéterminé.
Les méthodes anciennes dë laminage de roues, ou de disques, n'ont pas permis d'obtenir, à la fin de l'opératien, une roue finie dont le moyeu et la jante, fassent partie Intégrante de cette roue. Ces méthodes utilisaient
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une pièce brute plane sur laquelle agissaient, ou bien deux rouleaux à surface non unie,' ou bien un rouleau n'agissant que d'un seul c8té, pour laminer la roue.
Avec de telles méthodes, on ne peut pas prévoir comment la matière s'étale, car la roue tend à s'incurver, sans compter l'arrachage, ou prend la forme d'une cuvette. Ces anciennes méthodes ne permettent pas de contrôler cet étalement du métal; il y a tendance à distorsion, du fait des tensions méca- niques résiduelles créées dans la roue. La présente invention prévoit des contrôles coordonnés pour les rouleaux, afin d'éviter ces inconvénients.
Les dispositifs en question contrôlent la valeur de la réduction d'épaisseur de la partie moyenne de la roue, et de la jante, suivant une gamme prédéterminée, de telle sorte que l'étalement annulaire dela dite partie cen- trale soit coordonnée avec l'étalement annulaire de la jante, quand ces deux parties de la roue subissent une diminution d'épaisseur.
' Conformément au perfectionnement, la machine à laminer comporte : - des moyens pour maintenir la roue brute sur un plateau qui la fait tourner, - plusieurs paires de rouleaux, agissant de part et d'autre de la roue, - un premier dispositif déplaçant verticalement les rouleaux, - un deuxième dispositif déplaçant radialement les rouleaux, - des moyens étant prévus pour coordonner les déplacements radiaux avec les déplacements verticaux des rouleaux, ces déplacements se faisant en fonc- tion de la diminution d'épaisseur -et de l'augmentation en diamètre de la roue.
Pour coordonner la réduction d'épaisseur de la partie moyenne de la roue avec son augmentation en diamètre, l'invention prévoit des cames séparées, reliées à un arbre commun, de manière à se déplacer d'une certaine quantité, pour chaque tour du plateau, des déplacements correspondants étant transmis aux rouleaux lamineurs.
L'invention sera d'ailleurs bien comprise en se référant à la. description qui suit et auxdessins qui l'accompagnent à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique des contrôles permet- tant de commander et de coordonner les diverses paires de rouleaux, en direc- tion verticale, suivant une gamme prédéterminée, - La figure 2 est une vue analogue, relative au contrôle des mouvements
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radiaux des paires de rouleaux.
- La figure 3 est une vue analogue, montrant le dispositif de réglage à main des paires de rouleaux, avant le début du.laminage.
- La figure 4 est une vue en plan montrant les positions relatives des rouleaux sur la roue, ou le disque.
. - La figure 5 est une coupe de la figure 4, suivant les lignes 5-5 de cette figure.
- La figure 6 est une coupe de la roue brute (partie supérieure) et de la roue finie (partie inférieure).
- La figure 7 est une courbe montrant les variations de dimensions de diverses parties de la roue brute, au cours du laminage, les épaisseurs E étant portées en ordonnées et les diamètres D en abscisses.
Mécanisme de commande :
En se reportant figure 1, on voit le dispositif de contrôle .-,-vertical d'une paire de rouleaux, ces dispositif étant le même pour toutes' les autres paires. Le mécanisme de commande de la roue brute comporte.un moteur 10 relié à un arbre central 12 par tous moyens appropriés, par exemple une courroie 14 ,de façon à faire tourner la roue brute 16 ,
Celle-ci est maintenue sur un plateau tournant 18 . Un plateau d'entraîne- ment 20 est monté à l'extrémité de l'arbre 12 et est destiné à serrer la roue 16 et à la maintenir en position contre le plateau tournant 18.
L'au- tre extrémité de l'arbre 12 se termine en une tige de piston 13 et un pis- ton (XX) ,coopérant avec un cylindre Hydraulique 21 et permettant d'appli- quer une certaine pression sur la roue 16, pour la fixer sur le plateau 18.
Le cylindre 21 est relié à une valve 22 contrôlée par solénoldes; elle présente quatre orifices et peut occuper trois positions elle est centrée au moyen d'un ressort. Les deux pôtés du piston 21 sont reliés à cette valve 22 .qui communique avec une source de fluide 26 ,une pompe par exemple, et un réservoir de décharge, par la conduite 24 . Chaque côté de la valve 22 est muni d'un solénoïde 28 ou 30 .
Un clapet 32 est inséré dans le cylindre hydraulique, du coté de la fermeture du circuit du cylindre 21, en 34 .
-En excitant le adénoïde 30, on fait déplacer la valve 22
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de manière que du fluide arrive dans la partie supérieure du cylindre 21.
Le piston et sa tige 13 descendent et appliquent le plateau 20 sur la roue 16 et la fixent contre le plateau tournant 18.
En désexcitant le solénoide 30 et en excitant le solénoide
28, la valve 22 prend une position pour laquelle du fluide peut circuler entre la partie supérieure du cylindre et sa partie inférieure, de manière à faire remonter le piston et le plateau 20 , ce qui libère la roue 16 et permet de l'enlever du plateau 18 .
Le clapet 32 est électriquement verrouillé avec le moteur
10 et avec chacun des moteurs 90 de commande des rouleaux, de manière à éviter la rotation de la roue 16 et des paires de rouleaux 40 ,avant que la roue 16 soit bien maintenue en position. Ceci peut être réalisé au moyen de plusieurs circuits électriques, bien connus des techniciens, et on ne les a pas représentés.
Contrôle vertical des rouleaux :
Les dispositifs de contrôle de la diminution dtépaisseur de la partie moyenne de la roue brute 16 et de sa jante sont identiques, en ce sens que la technique utilisée dans la présente invention consiste à contrôler la diminution de l'épaisseur de la partie moyenne de la roue, suivant une certaine valeur pour chaque tour de la roue. La valeur de cette diminution d'épaisseur est déterminée par la composition métallurgique de cette roue, la valeur de la diminution totale étant déterminée par les effets du travail à froid du métal de la roue ; enenlevant cette,dernière .. de la machine et en la soumettant à des traitement métallurgiques, on peut la rendre plus ductile en vue de réductions ultérieures de dimensions.
On va maintenant se référer aux figures 4 & 5 dans lesquelles chaque paire de rouleaux opposés est disposée suivant une position préder- minée sur la roue brute 16. La paire 40 de rouleaux est disposée au voi- sinage immédiat du moyeu de la roue 16. Lapaire 42 est au voisinage im- médiat de la jante et la paire 44 agit sur la jante.
Dans l'exemple représenté, la paire 40 reste dans une position radiale fixe, par rapport à l'axe de la roue, cependant que la partie moyenne de la roue brute est diminée dtépaisseur. La paire 44 reste également @ une position radiale fixe, par rapport à l'axe de la roue, cepam@ant que la jante
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s'étale radialement et angulairement vers l'extérieur et que cette jante diminue d'épaisseur. Par contre, la paire 42 ,qui agit sur la partie moyenne de la roue, au voisinage de la jante, se déplace radialement vers l'extérieur en même temps que cette jante s'étale.
Les paires 40 & 44 se déplacent donc uniquement dans le sens vertical, et la paire. 42 se déplace non seulement dans le sens vertical, mais aussi radialement vers l'extérieur pour suivre la jante. Bien entendu, les diverses configurations de la roue peuvent.être obtenues en faisant varier le nombre des paires fixes, ou des paires radialement mobiles,'de rouleaux.
Les rouleaux de chaque paire sont tronconiques et leurs axes coupent le plan de la roue, ou de la jante, au centre de rotation des rouleaux sur l'axe de la roue. La conicité des rouleaux est telle que leurs sections droites succès* sives ont un périmètre sensiblement égal à un arc correspondant à un rayon particulier de la roue. La surface couverte pendant un tour des rouleaux : eux-mêmes est approximativement égale à la surface d'un élément de secteurs correspondant à des rayons particuliers de la roue. De cette façon, les vitesses superficielles des rouleaux et de la roue sont sensiblement les mêmes. Il n'y a pas de déplacement relatif entre les surfaces des rouleaux et de la roue.
Comme la paire 42 de rouleaux doit suivre radialement la jante, les axes correspondants ne se coupent pas comme précédemment, et la surface des rouleaux ne coïncide, pas avec un élément de secteur de ;La. roue, pour des rayons particuliers de la roue. Ily a donc déplacement relatif entre les surfaces des rouleaux et de la roue. Ce déplacement relatif crée du frotte- ment, et on le maintient dans des limites acceptables, suivant la puissance du moteur. Il faut donc changer cette paire de rouleaux quand le frottement devient excessif. On réduit ainsi l'échauffement superficiel à un minimum .pratiquement admissible, et il en résulte une roue finie qui a une surface douce et unie.
Bien entendu, plusieurs roues peuvent être laminées axant que l'on ne doive changer cette paire 42 de rouleaux, ou bien l'on peut utiliser plusieurs machines ayant des rouleauxdisposés dans des positions successives.
Pour entraîner les paires 40, 42, 44 dans leurs déplacements
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verticaux, on prévoit un mécanisme articulé 41 ,tel que proposé dans le brevet principal ou de tout type approprié, permettant de rapprocher ou d'écarter les deux rouleaux coopérants d'une paire, dans le sens vertical. Ce mécanisme est actionné par un cylindre hydraulique 45 ,avec une tige de piston 46 connectée à pivot en 48 au mécanisme 41 . Un servo-mécanisme 50 est supporté par une console 47 montée à glissière, ou de manière analogue, près du pivot 48 .
Un système approprié 52 de guidage est disposé pour supporter les pièces .mobiles du mécanisme 41, la tige de piston 46' et le servo-ménanisme hydrauli- que 50 ,de manière à les guider rectilignement.
Le cylindre 45 est relié à une valve amplificatrice 54 reliée à une source de fluide par la conduite 55 et à une conduite d'évacuation 57
La valve 54 est contrôlée par deux dispositifs hydrauliques opposés de pression
56 & 58 . La valve 54 amplifie les indications qu'elle reçoit du servo-méca- nisme hydraulique 50 , Toutefois, si on le désire, ce servo-mécanisme 50 peut être directement connecté au cylindre 45 .
L'arbre 12 est muni de trains d'engrenages contenus dans une boîte 70 ,de manière à être relié à une axe 72 ; ce dernier est relié à une came 74 par un embrayage magnétique 76 , pour faire tourner cette came.
Celle-ci présente une conformation périphérique adaptée à la réduction d'épais- seur produite pendant chaque tour de la roue 16 , pour une paire déterminée de rouleaux.- La came 74 est connectée aux engrenages de la boite 70 de manière que, pour un tour complet de la roue 16 ,elle accomplisse une fraction de tour, comme déterminé par le rapport des engrenages, ceux-ci étant choisis pour une roue de conformation prédéterminée.
Le galet 78 roule sur la came 74 et il est relié au servo- mécanisme 50 . Ce dernier est relié à une source hydraulique de fluide 79 et aux dispositifs à pression 56 & 58 de la valve amplificatrice 54 . Le servo-mécanisme 50 est actionné par un solénoide 51
Un clapet 80 à pression différentielle est disposé dans le circuit hydraulique de chacun des servo-mécanismés, pour chaque paire de rou- leaux, et les clapets 80 sont électriquement verrouillés (non représenté) avec l'embrayage magnétique 76 ,afin de s'assurer que les trois paires de rouleaux démarrent simultanément Des appareils hydrauliques accessoires usuels, tels que :
s clapets de suret, valves de retenue, clapets en série, valvec de memure de débit, etc.. ordinairement utilisés pour assurer le
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fonctionnement normal d'une installation hydraulique, n'ont pas été repré- . sentes, pour simplifier la description, et ne rentrent d'ailleurs pas dans le domaine de l'invention on ne les décrira donc pas.
Une valve de réduction de pression est représentée en 83 . et est contrôlée par une came 82 et une tige coopérante 84 ,pour protéger le châssis de support des paires de rouleaux contre des effortsmécaniques exagérés.
Chaque paire de rouleaux est entraînée à la vitesse désirée par un moteur 90 ,à travers une boite de vitesse 92 . Si les rouleaux sont déplacés vers l'extérieur, leur vitesse doit être augmentée pour s'adap- ter à celle de la partie correspondante de la roue. La vitesse du moteur 90 est donc contrôlée de manière que la vitesse superficielle des rouleaux cor- responde à celle de la partie correspondante de la roue 16 . Ce résultat est obtenu par toute méthode appropriée connue.
Lorsqu'une roue brute' 16 est mise en position par suite de l'action du cylindre 21 et mise en rotation, les rouleaux de la paire 40 tournent, sans établir encore le contact avec la roue. En excitant le solé-. noïde 51 du servo-mécanisme 50 ,du fluide circule depuis la source, vers l'un des dispositifs 56 & 58 de la valve 54 qui, à son tour, envoie du fluide dans le cylindre 45 , pour actionner le piston 46 ; ceci déplace le support 47, ;le servo-mécanisme 50 et le mécanisme articulé 41 . Dans ce mouvement, le galet 78 .se déplace vers la came 74 ; lorsque le contact est établi, le mouvement en avant provoqué par le cylindre 45 et la tige de pis- ton 46 s'arrête, à cause de l'inversion mécanique de fonctionnement de la valve .,50 .
Comme la roue 16 est entraînée par le moteur 10 et la courroie 14, la came 74 tourne et provoque l'alimentation de l'embrayage magnétique 76.
Pendant que la came 74 tourne, le galet 78 en suit le contour qui, dans l'exemple représenté, agit sensiblement suivant l'axe longitudinal du servo- mécanisme 50 . Il en résulte que la circulation de fluide dans le cylindre 45 est strictement mesurée, ce qui fait déplacer la tige 46 en avant, de quan- tités déterminées par la conformation de la camme 74 . Cette action mécanique est transmise au mécanisme articulé 41 ,de façon à faire déplacer l'un vers
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l'autre les deux rouleaux de la paire 40 , qui provoquent une diminution d'épaisseur de la partie moyenne de la roue 16 .
On remarquera.que chaque paire de rouleaux est munie d'une came ayant une configuration différente, puisque les taux de diminution d'épaisseur de la partie moyenne de la roue et de la jante sont différents.
Mécanisme de déplacement radial : ' En se reportant figure 2, on voit que ce mécanisme , destiné à la paire 42 de rouleaux, est contrôlé par un mécanisme hydraulique. Ce mécanisme de déplacement radial ajoute son action à celle du contrôle du déplacement vertical de ces mêmes rouleaux.
La paire 42 est reliée aux cylindres hydrauliques 100 ,par un support 101 . Ces cylindres sont relié par une valve 102 centrée par un ressort, et à quatre ouvertures. La valve est commandée par deux solé- noïdes 104 & 106 . Un servo-mécanisme hydraulique 105 ,actionné par un solénoïde 103 ,est connecté ,par le support 101 ,au châssis général de la machine. Une valve amplificatrice 107 est reliée à ce servo-mécanisme 105. Si on le désire, ce dernier peut être relié directement aux cylindres
100. Un galet 109 est solidaire du servo-mécanisme 105 et coopère avec une came 108 reliées à un arbre 110 mis en liaison avec une bote de vi- tesse 112 par un embrayage magnétique 114. La boîte 112 est fixée sur l'arbre 12 ,pour tourner avec lui.
La came 108 tourne avec l'arbre 110 et son contour extérieur est établi en fonction de l'étalement radial de la jante, dû à la réduction d'épaisseur de la partie moyenne de la roue et de la jante, à chaque tour de la roue.
Pour déplacer radialement la paire 42 de rouleaux, on opère comme suit : Au début du cycle de laminage, les rouleaux sont placés en position relative appropriée, en actionnant cette paire au moyen des cylin- dres 100 , Quand le solénoïde 104 est excité, du fluide peut traverser la valve 102 pour pénétrer dans les cylindres 100 ,ce qui déplace les rouleaux vers l'axe central de la machine, qui est aussi celui de la roue
16.
Quand la solénoïde 106 est excité et que le solénoïde 104 est désexcité, l'action ci-dessus s'inverse et le fluide traverse la valve
102 vers les autres extrémités des cylindres 100 ,de sorte que les rou-
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-leaux se déplacent radialement, vers l'extérieur, en s'éloignant de l'axe central de la machine. '
Si aucun des deux solénoldes 104 ou 106 n'est excité, les rouleaux restent dans une position prédéterminée.
Quand une roue doit être laminée, la .'paire 42 de rouleaux qui se déplace radialement, est commandée de manière à suivre l'étalement de la jante, grâce au servo-mécanisme 105 . Dans le présent exemple, seule la paire 42 est soumise à ce déplacement radial. Toutefois, un tel déplacement pourrait être également 'appliqué aux autres paires, si on le désirait.
Quand le solénoïde 103 est excité, il actionne le servo-méca- nisme 105 de manière à permettre au fluide de circuler depuis la source jusqu'à l'une des valves 115 & 116 de la valve amplificatrice 107 qui, à son tour, fait circuler du fluide vers les cylindres 100 . La paire 42 se déplace donc vers le centre de la machine jusqu'à ce que le galet 109 viennent au contact de la came 108 . Ce contact provoque l'arrêt du dépla- çement de la paire 42 ,du fait de l'inversion de marche du servo-mécanisme
105 . Quand le solénoïde 103 était excité, le solénoïde 111 l'était aussi - et le solénoide 113 était désexcité.
Dans ces conditions, la valve 115 dérive du fluide vers la valve 107 et provoque la fermeture de la valve 116 ce qui permet au fluide d'agir sur le servo-mécanisme 105 .
Ltarbre 12 fait tourner les engrenages de la boite 112 , ce qui fait tourner l'axe 110 ,par l'intermédiaire de l'embrayage magnétique
114. Ce dernier est alimenté en même temps que l'embrayage magnétique 76 $fin de coordonner les démarrages simultanés des cames tournantes' 74 & 108.
Quand la came 108 tourne, le galet 109 huit sa périphérie ce qui déplace la paire 42 radialement vers l'extérieur, en fonction du contour de la came. On a également supprimé ici, pour plus de clarté, tous . les accessoires hydrauliques usuels, auxquels il a été fait allusion plus haut.
Grâce au dispositif ci-dessus, les cames 74 & 108 sont en- traînées par la même arbre 12 , leur contour est prévu pour correspondre au but que l'on se propose d'atteindre, comme on le voit en comparant figure 6, la roue 16 brute en haut, et la roue finie, en bes.
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Dans la figure 7, la ligne en traits pleins représente l'é- paisseur f (ordonnées) de la jante ; les abscisses représentent le diamètre au point h de la ligne en trait fort de la figure 6, Laligne en traits interrompus représente l'épaisseur é de la partie moyenne de la roue, avec .les mêmes abscisses. Le moyest figuré en d ,mais il ne varie ,ni en épaisseur, ni en diamètre.
Trois cames 74 ont un contour qui correspond à l'épaisseur de la roue, et l'autre came 108 a un contour qui correspond au diamètre.
En d'autres termes, quand l'arbre 12 tourne d'un tour, les cames 74 se déplacent d'une certaine quantité pour actionner les servo-mécanismes 50 et les mécanismes articulés 41 ,pour rapprocher les uns des autres les rouleaux de chaque paire, 40, 42, 44 ,respectivement, afin de diminuer l'épaisseur de la partie moyenne de la roue d'une certaine quantité, pour un tour de l'arbre 12 ,
De même, pour chaque tour de cet arbre, la came 108 est dé. placée d'une certaine quantité, pour envoyer un "signal" aux cylindres 100 et au support '101 pour déplacer la. paire 42 radialement,. en même temps que l'épaisseur de la roue diminue.
En se reportant à la figure 7, on voit que la pente de la courbe en traits interrompus, relative à la partie moyenne de la roue, est plus forte que celle de la courbe correspondant à la jante. Ceci montre que la jante diminue d'épaisseur, d'une quantité plus petite que la partie, moyenne de la roue, pour une certaine augmentation de diamètre.
Ces courbes ont été obtenues pendant ltétude du matériau de la roue, de manière à ne pas atteindre le point de rupture. Si, en effet, la jante
Augmentait en diamètre plus vite que la partie moyenne de la roue, une rupture pourrait survenir.
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Mécanisme de réglage.
En se reportant figure 3, on voit le mécanisme deréglage pour la paire 44 de rouleaux.
Cette paire est destinée, dans cet exemple, à être disposée sur la jante de la roue brute, au début du laminage et elle y reste tout le temps.
La paire 44 est reliée aux cylindres 100t de manière à fonctionner en liaison avec eux, le support des rouleaux étant fixé aux tiges de piston des cylindres 100' . Ceux-ci sont reliés par des conduites à une valve 102 à quatre orifices. Cette valve est contrôlée par' un mécanisme (non représenté) qui permet d'exciter ou de désexciter les solénoïdes 104' ou 106= de la valve 102' . Elle est reliée à une pompe ou à un réservoir d'évacuation, de façon à relier chaque extrémité des cylindres 100= à la pompe ou à ce réservoir.
La paire 40 de rouleaux peut aussi être munie d'un mécanisme de réglage.
Pour mettre les paires de rouleaux en position convenable par rapport à la roue brute 16 , des moyens (non représentés) alimentent cer- tains solénoides et désexcitent les autres. Ces solénoïdes actionnent la valve 102' de manière à mettre une extrémité des cylindres 100' en commu- nication avec le réservoir d'évacuation , et l'autre extrémité avec la pompe,
De cette façon, la paire 44 de rouleaux peut 'être déplacée radialement vers le centre de la roue, ou en s'éloignant le lui, jusqu'à ce que lton obtienne ma position désirée.
Grâce à ce système de contrôle, les diverses paires de rouleaux sont entraînées simultanément et ooordonnées les unes par rapport aux autres, de telle sorte que ce système permet de laminer une roue jusqu'à ce qu'elle
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prenne 14 conformation désirée. '
Bien qu'on n'ait représenté et décrit qu'un exemple de réalisation de l'invention, il est bien entendu que l'on ne désire pas se limiter à cette tonne particulière donnée simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif, et que, par conséquent, toutes les variantes utilisant les mêmes moyens techniques et ayant même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.-
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The main patent describes a machine for rolling a thin disc or wheel, having a hub, a flat middle part and a rim, of suitable straight sections. This rolling is carried out by means of pairs of rollers located on either side of the wheel, and designed to roll the latter according to a predetermined profile.
The object of the present improvement is a control device for each pair of rollers, as well as the coordination of these devices so that they roll a wheel of predetermined profile.
The old methods of rolling wheels, or discs, did not make it possible to obtain, at the end of the operation, a finished wheel, the hub and the rim of which are an integral part of this wheel. These methods used
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a flat blank on which acted either two rollers with a non-united surface, or a roller acting only on one side, to roll the wheel.
With such methods, one cannot predict how the material will spread out, because the wheel tends to curve, not to mention tearing, or takes the shape of a bowl. These old methods do not make it possible to control this spreading of the metal; there is a tendency to distortion, due to the residual mechanical tensions created in the wheel. The present invention provides coordinated controls for the rollers in order to avoid these drawbacks.
The devices in question control the amount of the reduction in thickness of the middle part of the wheel, and of the rim, over a predetermined range, so that the annular spread of said central part is coordinated with the annular spread of the rim, when these two parts of the wheel undergo a reduction in thickness.
'In accordance with the development, the laminating machine comprises: - means for maintaining the raw wheel on a plate which makes it turn, - several pairs of rollers, acting on either side of the wheel, - a first device moving vertically the rollers, - a second device moving the rollers radially, - means being provided to coordinate the radial movements with the vertical movements of the rollers, these movements being made as a function of the reduction in thickness - and the increase in wheel diameter.
To coordinate the reduction in thickness of the middle part of the wheel with its increase in diameter, the invention provides separate cams, connected to a common shaft, so as to move a certain amount, for each revolution of the chainring. , corresponding movements being transmitted to the rolling rollers.
The invention will moreover be well understood by referring to the. description which follows and to the drawings which accompany it by way of nonlimiting examples and in which: FIG. 1 is a schematic representation of the controls making it possible to control and coordinate the various pairs of rollers, in vertical direction, according to a predetermined range, - Figure 2 is a similar view, relating to the control of movements
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radials of the pairs of rollers.
- Figure 3 is a similar view, showing the device for manual adjustment of the pairs of rollers, before the start of du.laminage.
- Figure 4 is a plan view showing the relative positions of the rollers on the wheel, or the disc.
. - Figure 5 is a section of Figure 4, along lines 5-5 of this figure.
- Figure 6 is a section of the raw wheel (upper part) and the finished wheel (lower part).
- Figure 7 is a curve showing the variations in dimensions of various parts of the raw wheel during rolling, the thicknesses E being plotted on the ordinate and the diameters D on the abscissa.
Control mechanism:
Referring to Figure 1, we see the control device .-, - vertical of a pair of rollers, these devices being the same for all 'the other pairs. The raw wheel control mechanism comprises a motor 10 connected to a central shaft 12 by any suitable means, for example a belt 14, so as to rotate the raw wheel 16,
This is maintained on a turntable 18. A drive plate 20 is mounted at the end of the shaft 12 and is intended to clamp the wheel 16 and hold it in position against the turntable 18.
The other end of the shaft 12 ends in a piston rod 13 and a piston (XX), cooperating with a hydraulic cylinder 21 and making it possible to apply a certain pressure on the wheel 16, to fix it on the plate 18.
The cylinder 21 is connected to a valve 22 controlled by solenoids; it has four orifices and can occupy three positions it is centered by means of a spring. The two sides of the piston 21 are connected to this valve 22 which communicates with a source of fluid 26, a pump for example, and a discharge tank, through line 24. Each side of the valve 22 is provided with a solenoid 28 or 30.
A valve 32 is inserted into the hydraulic cylinder, on the side where the cylinder circuit 21 is closed, at 34.
- By exciting the adenoid 30, we move the valve 22
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so that the fluid arrives in the upper part of the cylinder 21.
The piston and its rod 13 descend and apply the plate 20 on the wheel 16 and fix it against the turntable 18.
By de-energizing solenoid 30 and energizing solenoid
28, the valve 22 takes a position for which fluid can circulate between the upper part of the cylinder and its lower part, so as to raise the piston and the plate 20, which releases the wheel 16 and allows it to be removed from the cylinder. tray 18.
Valve 32 is electrically interlocked with the motor
10 and with each of the roller control motors 90, so as to avoid the rotation of the wheel 16 and the pairs of rollers 40, before the wheel 16 is properly held in position. This can be achieved by means of several electrical circuits, well known to technicians, and they have not been shown.
Vertical roll control:
The devices for controlling the decrease in thickness of the middle part of the raw wheel 16 and of its rim are identical, in that the technique used in the present invention consists in controlling the decrease in the thickness of the middle part of the wheel 16. wheel, following a certain value for each revolution of the wheel. The value of this reduction in thickness is determined by the metallurgical composition of this wheel, the value of the total reduction being determined by the effects of cold working of the metal of the wheel; by removing the latter from the machine and subjecting it to metallurgical treatment, it can be made more ductile with a view to subsequent reductions in size.
Reference will now be made to FIGS. 4 & 5 in which each pair of opposing rollers is arranged in a predetermined position on the raw wheel 16. The pair 40 of rollers are arranged immediately adjacent to the hub of the wheel 16. Lapaire 42 is in the immediate vicinity of the rim and pair 44 acts on the rim.
In the example shown, the pair 40 remains in a fixed radial position, relative to the axis of the wheel, while the middle part of the raw wheel is reduced in thickness. The pair 44 also remains @ a fixed radial position, relative to the axis of the wheel, however the rim
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spreads out radially and angularly outwards and this rim decreases in thickness. On the other hand, the pair 42, which acts on the middle part of the wheel, in the vicinity of the rim, moves radially outwards at the same time as this rim spreads out.
The pairs 40 & 44 therefore move only in the vertical direction, and the pair. 42 moves not only vertically, but also radially outward to follow the rim. Of course, the various configurations of the wheel can be achieved by varying the number of fixed pairs, or radially movable pairs, of rollers.
The rollers of each pair are frustoconical and their axes intersect the plane of the wheel, or the rim, at the center of rotation of the rollers on the axis of the wheel. The taper of the rollers is such that their successful straight sections have a perimeter substantially equal to an arc corresponding to a particular radius of the wheel. The area covered during one revolution of the rollers: themselves is approximately equal to the area of an element of sectors corresponding to particular spokes of the wheel. In this way, the surface speeds of the rollers and of the wheel are substantially the same. There is no relative displacement between the surfaces of the rollers and the wheel.
As the pair 42 of rollers must radially follow the rim, the corresponding axes do not intersect as before, and the surface of the rollers does not coincide, not with a sector element of; La. wheel, for particular spokes of the wheel. There is therefore relative displacement between the surfaces of the rollers and of the wheel. This relative displacement creates friction, and it is kept within acceptable limits, depending on the engine power. This pair of rollers must therefore be changed when the friction becomes excessive. This reduces the surface heating to a practically permissible minimum, and the result is a finished wheel which has a smooth and even surface.
Of course, several wheels can be rolled so that one does not have to change this pair 42 of rollers, or one can use several machines having rollers arranged in successive positions.
To train pairs 40, 42, 44 in their movements
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vertical, there is provided an articulated mechanism 41, as proposed in the main patent or of any suitable type, making it possible to bring together or separate the two cooperating rollers of a pair, in the vertical direction. This mechanism is actuated by a hydraulic cylinder 45, with a piston rod 46 pivotally connected at 48 to the mechanism 41. A servo-mechanism 50 is supported by a bracket 47 slidably mounted, or the like, near the pivot 48.
A suitable guide system 52 is arranged to support the moving parts of the mechanism 41, the piston rod 46 'and the hydraulic servomotor 50, so as to guide them straight.
The cylinder 45 is connected to an amplifying valve 54 connected to a source of fluid through line 55 and to a discharge line 57
Valve 54 is controlled by two opposing hydraulic pressure devices
56 & 58. The valve 54 amplifies the indications it receives from the hydraulic servo-mechanism 50. However, if desired, this servo-mechanism 50 can be directly connected to the cylinder 45.
The shaft 12 is provided with gear trains contained in a box 70, so as to be connected to an axis 72; the latter is connected to a cam 74 by a magnetic clutch 76, to turn this cam.
This has a peripheral conformation adapted to the reduction in thickness produced during each revolution of the wheel 16, for a determined pair of rollers. The cam 74 is connected to the gears of the box 70 so that, for a given pair of rollers. complete revolution of the wheel 16, it completes a fraction of a revolution, as determined by the ratio of the gears, these being chosen for a wheel of predetermined conformation.
The roller 78 rolls on the cam 74 and is connected to the servo mechanism 50. The latter is connected to a hydraulic source of fluid 79 and to the pressure devices 56 & 58 of the amplifying valve 54. The servo-mechanism 50 is actuated by a solenoid 51
A differential pressure valve 80 is arranged in the hydraulic circuit of each of the servomotors, for each pair of rollers, and the valves 80 are electrically locked (not shown) with the magnetic clutch 76, in order to ensure that the three pairs of rollers start simultaneously Usual auxiliary hydraulic devices, such as:
s safety valves, check valves, series valves, flow valve, etc. usually used to ensure the
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normal operation of a hydraulic installation, have not been shown. to simplify the description, and moreover do not come within the scope of the invention, they will therefore not be described.
A pressure reducing valve is shown at 83. and is controlled by a cam 82 and a cooperating rod 84, to protect the support frame of the pairs of rollers against exaggerated mechanical stresses.
Each pair of rollers is driven at the desired speed by a motor 90, through a gearbox 92. If the rollers are moved outward, their speed must be increased to match that of the corresponding part of the wheel. The speed of the motor 90 is therefore controlled so that the superficial speed of the rollers corresponds to that of the corresponding part of the wheel 16. This result is obtained by any suitable known method.
When a coarse wheel 16 is brought into position as a result of the action of cylinder 21 and rotated, the pair rollers 40 rotate, without yet making contact with the wheel. By exciting the sol-. node 51 of the servo-mechanism 50, fluid flows from the source, to one of the devices 56 & 58 of the valve 54 which, in turn, sends fluid into the cylinder 45, to actuate the piston 46; this moves the support 47,; the servo-mechanism 50 and the articulated mechanism 41. In this movement, the roller 78 moves towards the cam 74; when contact is made, the forward movement caused by cylinder 45 and piston rod 46 stops, due to the mechanical reversal of valve operation., 50.
As the wheel 16 is driven by the motor 10 and the belt 14, the cam 74 rotates and causes power to the magnetic clutch 76.
While the cam 74 rotates, the roller 78 follows its contour which, in the example shown, acts substantially along the longitudinal axis of the servo mechanism 50. As a result, the circulation of fluid in cylinder 45 is strictly measured, which causes rod 46 to move forward, by amounts determined by the conformation of cam 74. This mechanical action is transmitted to the articulated mechanism 41, so as to make one move towards
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the other the two rollers of the pair 40, which cause a decrease in thickness of the middle part of the wheel 16.
It will be noted that each pair of rollers is provided with a cam having a different configuration, since the rates of decrease in thickness of the middle part of the wheel and of the rim are different.
Radial displacement mechanism: Referring to Figure 2, it can be seen that this mechanism, intended for the pair 42 of rollers, is controlled by a hydraulic mechanism. This radial displacement mechanism adds its action to that of controlling the vertical displacement of these same rollers.
The pair 42 is connected to the hydraulic cylinders 100, by a support 101. These cylinders are connected by a valve 102 centered by a spring, and with four openings. The valve is controlled by two solenoids 104 & 106. A hydraulic servo-mechanism 105, actuated by a solenoid 103, is connected, by the support 101, to the general frame of the machine. An amplifying valve 107 is connected to this servo-mechanism 105. If desired, the latter can be connected directly to the cylinders.
100. A roller 109 is integral with the servo-mechanism 105 and cooperates with a cam 108 connected to a shaft 110 connected with a gearbox 112 by a magnetic clutch 114. The box 112 is fixed to the shaft 12. , to shoot with him.
The cam 108 rotates with the shaft 110 and its outer contour is established as a function of the radial spread of the rim, due to the reduction in thickness of the middle part of the wheel and of the rim, at each revolution of the wheel. wheel.
To move the pair 42 of rollers radially, the procedure is as follows: At the start of the rolling cycle, the rollers are placed in an appropriate relative position, by actuating this pair by means of the cylinders 100, When the solenoid 104 is energized, from the fluid can pass through valve 102 to enter cylinders 100, which moves the rollers towards the central axis of the machine, which is also that of the wheel
16.
When solenoid 106 is energized and solenoid 104 is de-energized, the above action is reversed and fluid flows through the valve.
102 towards the other ends of the cylinders 100, so that the rollers
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-the water moves radially, outward, away from the central axis of the machine. '
If neither of the two solenoids 104 or 106 is energized, the rollers remain in a predetermined position.
When a wheel is to be rolled, the radially moving pair of rollers 42 is controlled so as to follow the spread of the rim, by the servo-mechanism 105. In the present example, only the pair 42 is subjected to this radial displacement. However, such a shift could be applied to the other pairs as well, if desired.
When the solenoid 103 is energized, it actuates the servo-mechanism 105 so as to allow fluid to flow from the source to one of the valves 115 & 116 of the amplifying valve 107 which, in turn, does circulate fluid to cylinders 100. The pair 42 therefore moves towards the center of the machine until the roller 109 comes into contact with the cam 108. This contact stops the movement of the pair 42, due to the reversal of the servo-mechanism.
105. When solenoid 103 was energized, so was solenoid 111 - and solenoid 113 was de-energized.
Under these conditions, the valve 115 drifts the fluid towards the valve 107 and causes the closing of the valve 116 which allows the fluid to act on the servo-mechanism 105.
The shaft 12 turns the gears of the box 112, which turns the shaft 110, through the magnetic clutch
114. The latter is supplied at the same time as the magnetic clutch $ 76 in order to coordinate the simultaneous starts of the rotating cams' 74 & 108.
As the cam 108 rotates, the roller 109 shifts its periphery which moves the pair 42 radially outward, depending on the contour of the cam. We've also deleted here, for clarity, all of them. the usual hydraulic accessories, to which allusion was made above.
By virtue of the above device, the cams 74 & 108 are driven by the same shaft 12, their contour is designed to correspond to the goal that we propose to achieve, as can be seen by comparing FIG. 6, the wheel 16 raw at the top, and the finished wheel, in bes.
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In FIG. 7, the solid line represents the thickness f (ordinates) of the rim; the abscissa represents the diameter at point h of the heavy line in FIG. 6, the dashed line Laligne represents the thickness é of the middle part of the wheel, with the same abscissas. The average is shown in d, but it does not vary, neither in thickness nor in diameter.
Three cams 74 have an outline which corresponds to the thickness of the wheel, and the other cam 108 has an outline which corresponds to the diameter.
In other words, when the shaft 12 turns one revolution, the cams 74 move a certain amount to actuate the servo-mechanisms 50 and the articulated mechanisms 41, to bring the rollers of each other closer together. pair, 40, 42, 44, respectively, in order to decrease the thickness of the middle part of the wheel by a certain amount, for one revolution of the shaft 12,
Likewise, for each revolution of this shaft, the cam 108 is released. placed by a certain amount, to send a "signal" to the cylinders 100 and to the holder 101 to move the. pair 42 radially ,. at the same time as the thickness of the wheel decreases.
Referring to Figure 7, it can be seen that the slope of the curve in dotted lines, relating to the middle part of the wheel, is greater than that of the curve corresponding to the rim. This shows that the rim decreases in thickness, by an amount smaller than the average part of the wheel, for some increase in diameter.
These curves were obtained during the study of the material of the wheel, so as not to reach the breaking point. If, indeed, the rim
Increased in diameter faster than the middle part of the wheel, breakage could occur.
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Adjustment mechanism.
Referring to Figure 3, we see the adjustment mechanism for the pair 44 of rollers.
This pair is intended, in this example, to be placed on the rim of the raw wheel, at the start of rolling and it remains there all the time.
The pair 44 are connected to the cylinders 100t so as to function in conjunction with them, the support of the rollers being fixed to the piston rods of the cylinders 100 '. These are connected by pipes to a valve 102 with four ports. This valve is controlled by 'a mechanism (not shown) which makes it possible to energize or de-energize the solenoids 104' or 106 = of the valve 102 '. It is connected to a pump or to an evacuation tank, so as to connect each end of the cylinders 100 = to the pump or to this tank.
The pair 40 of rollers can also be provided with an adjustment mechanism.
In order to put the pairs of rollers in a suitable position with respect to the raw wheel 16, means (not shown) supply certain solenoids and de-energize the others. These solenoids actuate the valve 102 'so as to put one end of the cylinders 100' in communication with the discharge tank, and the other end with the pump,
In this way, the pair of rollers 44 can be moved radially toward the center of the wheel, or away from it, until it reaches my desired position.
Thanks to this control system, the various pairs of rollers are driven simultaneously and coordinated with respect to each other, so that this system allows a wheel to be rolled until it is
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take 14 desired conformation. '
Although only one exemplary embodiment of the invention has been shown and described, it is understood that one does not wish to be limited to this particular tonne given simply by way of example and without any restrictive character. , and that, consequently, all the variants using the same technical means and having the same object as the arrangements indicated above would fall within the scope of the invention as they do.