<Desc/Clms Page number 1>
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
<Desc/Clms Page number 2>
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
<Desc/Clms Page number 3>
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
<Desc/Clms Page number 4>
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
<Desc/Clms Page number 5>
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
<Desc/Clms Page number 6>
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
<Desc/Clms Page number 7>
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
<Desc/Clms Page number 8>
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-
<Desc/Clms Page number 9>
-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.
<Desc/Clms Page number 10>
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.
<Desc/Clms Page number 11>
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
<Desc/Clms Page number 12>
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.-