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Cage de travail d'un train pour le laminage
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transvorsDl-h,:licoIdal.
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L'invention concerne le domaine de la fabrication des tubes à ailettes par laminage, et plus précisément la cage de travail d'un train pour le laminage transversal-hélicoïdal de produits en forme de corps de révolution, par exemple des tubes à ailettes.
Les tubes à ailettes sont laminés d'ordinaire par trois cylindres moteurs calibrés entourant l'ébauche et montés dans les empoises d'une cage de travail fixe. Les axes des cylindres se croisent avec l'axe du tube à laminer sous un angle déterminé dit angle d'avancement. Quand les cylin- @ dres tournent, ils tirent l'ébauche qui est un tube lisse, l'animent d'un mouvement de rotation et de translation axiale u cours duquel s'effectue le façonnage des ailettes.
Si l'on veut laminer des tubes de longueur importante, on se heurte à des difficultés sérieuses liées à la rotation de la pièce.
La rotation de la pièce peut être exclue en laminant le tube au moyen d'une tête rotative dotée de cylindres non moteurs, tournant fous sur leurs axes, d'une façon analogue à celle des têtes à rouler les filets. Mais dans ce cas, la pièce h laminer se trouve sollicitée par un couple de torsion qui peut la détruire (rupture par torsion).
Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients mentionnés.
On s'est donc posé la tache de créer une cage de travail de train pourlaminage transversal-hélicoïdal, qui excluerait la rotation et la torsion de la pièce à laminer durant le laminage.
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La solution consiste à employer une cage de travail de train pour laminage transversal-hélicoïdal, se présentant sous forme d'une tête motrice à cylindres oalibrés dans laquelle, selon l'invention, les cylindres sont réalisés comme cylindres moteurs, et dont la tête est mise en rotation par un mécanisme épicycloïdal faisant partie de la commande assurant la rotation des deux éléments moteurs de ce mécanisme par application de couples inverses dont les valeurs se trouvent dans un rapport constant entre elles afin d'exclure la rotation et la torsion de la pièce au coure du laminage.
Pour entraîner le mécanisme épicyoloïdal, on peut employer un ou deux moteurs électriques avec régulateur d'intensité ou un moteur électrique avec différentiel épi- cycloïdal additionnel et deux trains d'engrenages.
Le régulateur d'intensité des moteurs électriques qui se présente sous la forme d'un amplificateur, par exemple magnétique ; est doté d'un compensateur des pertes dues aux frottements dans la oommande. Le compensateur comporta des sources réglables de courant continu pour la compensation des pertes à vide des moteurs, et des diviseurs de tension pour la compensation des pertes par frottement quand les moteurs @ sont en charge. D'autre part, la mise au point du compensa- teur s'effectue en variant la tension de la source de courant continu par mise à zéro des milliampèremètres insérés dans le circuit comparateur du régulateur.
Les cylindres sont montés dans la cage de travail avec possibilité de déplacement radial durant le laminage afin d'obtenir des produits sur lesquels des tronçons à ailettes alternent avec des tronçons sans ailettes. La commande de l'écartement des cylindres est assurée par un capteur de longueur qui est un compte-tours contrôlant la rotation de la tête. -3-
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L'invention, est expliquée par les dessine joints au présent mémoire qui représentent @
Figure 1, une variante de cage de travail actionnée par deux moteurs électriques.
Figure 2, ,une variante de cage de travail actionnée par deux moteurs électriques et par un mécanisme épicycloïdal additionnel.
Figure 3, le schéma de commande des moteurs électriques de la cage de travail des figures 1 et 2%
Figure 4, une variante de cage de travail aotionnée par un seul moteur électrique au moyen d'un différentiel épi- ocyloïdal,
La cage de travail du laminoir (figure 1) se présente sous la forme d'une tête rotative 1 à trois cylindres moteurs calibrés 2, placés à la même distance de l'axe de rotation de la tête, à 1200 les uns par rapport aux autres.
La cage de travail a un alésage central dont l'axe coïncide avec l'axe de rotation de la tête et constitue en même temps l'axe de laminage. A travers cet alésage central) l'ébauche 3 arrive aux cylindres.
Les axes des cylindres 2 font avec l'axe de rotation de la tête un angle déterminé faible, ne dépassant pas d'or- dinaire 6 à 8 .
Les cylindres 2 se trouvant dans la tête 1 ont la possibilité de se rapprocher et de s'écarter pendant le lami- nage, c'est-à-dire de se déplacer dans la direction radiale à l'aide d'un mécanisme de serrage, par exemple de coins 4 actionnés par un moteur électrique ou bien à l'aide d'un vérin pneumatique ou hydraulique (le mécanisme de déplacement des coins 4 n'est pas représenté sur le dessin),
Les cylindres 2 sont constamment appliqués contre les
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coins 4 à l'aide des ressorts 5.
L'entraînement de la tête avec les cylindres est réalisé à partir de deux moteurs à courant continu, par l'intermédiaire d'un mécanisme épicycloïdal dans lequel la tête 1 est accouplée au porte-satellites, et les cylin- dres 2 aux satellites mus par la roue centrale ;le porte- satellites est nis en rotation par le moteur 6 à l'aide des roues dentées 7 et 8 ;tandis que les cylindres lamineurs 2 sont accoupl's par des joints de cardan 9 aux roues dentées
10 (satellites) qui roulent autour de la roue centrale 11.
La roue centrale 11, attaquée par la roue dentée 12 en prise avec la roue dentée 13, est mise en rotation par le moteur 14 et, par l'intermédiaire des roues dentées 10 et des joints de cardan 9, elle transmet aux cylindres lamineurs 2 un couple additionnel.
Pour prévenir la torsion et la rotation de la pièce durant le laminage, les couples appliqués aux deux éléments moteurs du mécanisme épicycloïdal - porte-satellites et roue centrale - doivent être dans un rapport prédéterminé et de sens contraire. Ainsi, par exemple, si le frottement au porte-satellites et à la roue oentrale sont les mêmes, les couples qui leur sont appliqués doivent être égaux. Si le frottement au porte-satellites et à la roue centrale sont différents, ce qui est toujours observé dans un mécanisme réel, pour le compenser, il faut que les couples appliqués soient modifiés en conséquence.
Dans la présente invention, cela est obtenu en utili- sant dans la commande à deux moteurs (figure 3) un régulateur d'intensité branché au montage du moteur de la tête.
Le moteur 14 de la roue centrale est alimenté suivant un schéma à deux étages par des amplificateurs magnétiques 15
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et 16, dont le premier est un amplificateur sommateur et le second un convertisseur alternatif-continu réglable.
L'amplificateur sommateur additionne les signaux 'suivants, attaquant respectivement les enroulements 17, 18, 19, 20 : de référence, de contre-réaction et tension, de réaction en intensité et de stabilisation.
L'amplificateur sommateur donne la tension de référence au convertisseur et assure la marche du moteur suivant une caractéristique mécanique dure.
Le moteur à courant continu 6 actionnant la tête est alimenté suivant un schéma analogue au schéma d'alimentation du moteur 14, . partir des amplificateurs magnétiques 21 (amplificateur sommateur) et 22(convertisseur).
Dans ce montage, on utilise en tant qu'enroulements de commande de l'amplificateur sommateur 21 les enroulements 23,
24 et 25 respectivement.
Le régulateur d'intensité est constitué par les enren- lements 26 et 27 de l'amplificateur magnétique sommateur 21 inséré dans le montage du moteur 6 actionnant la tête. '
La régulation du rapport des couples produits par les moteurs de la tête et de la roue centrale s'effeotue de la façon suivante
Une tension, proportionnelle à l'intensité du moteur
14 de roue centrale, est prélevée sur la résistance 28 montée dans le circuit d'induit du moteur.
Ensuite, la tension à réguler obtenue de la source de courant continu indépendante et prélevée au potentiomètre de référence 29 est déduite de la tension prélevée sur la résistance 28. :Par cette opération, on tient compte des pertes à vide dans la commande de la roue centrale. Ceci fait, le signal total est divisé par le diviseur de,tension 30,
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artifice au moyen duquel on prend en considération les pertes dans la oommande de la roue centrale sous l'effet de la charge (du laminage).
La tension prélevée au diviseur de ten- sion 30 attaque l'enroulement 26 de l'amplificateur magnéti- que sommateur 21, L'enroulement 27 de cet amplificateur est attaqué par un signal d'intensité analogue prélevé à la ré- sistance 31 montée dans le circuit d'induit du moteur 6 de tête, signal duquel est déduite la tension prélevée au po- tentiomètre de référence 32, et qui est divisé à l'aide du diviseur 33. Dans.l'amplificateur sommateur, il y a comparai- son des ampères-tours de commande des enroulements 26 et 27, et, s'ils ne sont pas égaux, la tension à la sortie de l'am- plificateur sonmateur 21 sera mon@fiée. Il s'ensuivra donc une modification de la tension au convertisseur qui, à.son tour, provoquera la variation de la vitesse du moteur 6. de tête et, partant, de son couple.
Cette variation durera jus- qu'à ce que les ampères-tours des enroulements 26 et 27 s'égalisent, c'est-à-dire jusqu'à ce que le rapport initial requis des couples du moteur de tête et du moteur de roue ' centrale (des cylindres) soit obtenu..
De cette façon, à l'aide du régulateur d'intensité,' des dispositifs pour. la compensation et la prise en oonsidé- ration'des intensités de pertes, le système de commande électrique assure le maintien du rapport'prescrit des couples à la roue centrale et à la tête, toute variation de vitesse 'ou de charge du moteur de roue centrale entraînant automa- tiquement la variation de la vitesse du moteur de .tête de , façon telle que ledit rapport soit observé dans une plage étendue.
La mise au point du régulateur s'effectue en.deux étapes. D'abord, on compense les pertes à vide; à cet effet,
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on lance à vide les moteurs 14 et 6, de roue centrale et de tête respectivement, jusqu'aux vitesses imposées par les rhéostats 34 et 35 et correspondant à peu près à la vitesse de laminage désirée. On met le commutateur 36 dans la position montrée en pointillés à la figure 3. A l'aide des potentiomètres de référence 29 et 32, on met à zéro les milliampèremètres 37 et 38, puis on met les commutateurs 36 et 36' en position de travail ;les enroulements de l'ampli- ficateur sommateur 21 sont alors branchés aux sources de signaux d'intensité.
Ensuite, on engagé dans la cage un tube oourt et, à l'aide des diviseurs de tension 30 et 33, on obtient qu'il reste fixe durant le laminage.
Les conditions théoriques argumentant le fonctionnement du régulateur considéré, peuvent être obtenues en partant des rapports calculés de distribution des charges dans les commandes de bête et de roue centrale.
Dans la variante considérée ,la commande à deux mo- teurs est réalisée avec des moteurs à courant continu, et, en tant que convertisseurs et régulateurs, on a employé des amplificateurs magnétiques.
L'emploi de machines à courant alternatif en tant qu'organes moteurs, ou d'autres types de convertisseurs et régulateurs, par exemple de génératrices, d'amplidynes, de diodes commandées, etc., ne change pas le principe du régula- teur proposé. De même, le montage du régulateur dans le cir- cuit d'alimentation du moteur de roue centrale 14 ne modifie pas le principe d'application du régulateur.
Pour obtenir des tronçons à ailettes de longueur prédéterminée, on équipe la cage de travail d'un capteur 39 de longueru(figures 1, 2,4). Ce capteur est lié cinématique-
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ment à la tête 1 et se présente sous forme d'un compteur d'impulsions qui compte un nombre d'impulsions proportionnel au nombre de tours de la tête (par exemple un rupteur ,un relais photoélectrique, etc.). Etant donné que,lors du laminage dans la tête de travail , l'ébauche ne tourne pas et qu'en un tour du porte-satellites (de la tête) l'ébauche à laminer se déplace dans la direction axiale d'une valeur bien déterminée, ce capteur compte un nombre d'impulsions proportionnel la longueur de la partie de l'ébauche sur laquelle sont façonnées les ailettes.
Après comptage d'un nombre d'impulsions prédéterminé, correspondant à la longueur requise de la partie à ailettes sur l'ébauche, ].ci capteur 39 donne un signal provoquant l'é- cartement des cylindres( mise en marche du mécanisme de dép,la- cement des coins 4).
Pour la réalisation de la cage diaprés le schéma repré- senté à la figure 1, les roues dentées 10 et 11 doivent avoir des entr'axes importants.
Il s'ensuit des difficultés dans la réalisation cons- tructive de la cage pour le laminage de produits de petit diamètre.
Pour réduire l'encombrement de la cage et assurer la marche des moteurs 6 et 14 au régime moteur (on peut envisager une variante dans laquelle un moteur, par exemple le moteur 6, marche au régime moteur alors que l'autre moteur marche au régime générateur), on ajoute un mécanisme épicycloïdal addi- tionnel 40 (figure 2) constitué par les roues dentées 41, 42, 43.
Il est possible d'envisager une variante d'exécution de la cage (figure 4) avec commande à un moteur par l'intermé- diaire d'un différentiel épicycloldal 44 additionnel, constitué
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par les roues dentées 45, 46, 47.
Dans ce cas, le couple d'actionnement produit par le moteur 48 est transmis à la roue dentée 45 du différentiel épicycloïdal.
Les arbres de sortie de ce différentiel reçoivent alors des couples à sens inverses et de valeurs différentes, déter -. minées par les dimensions des engrenages du différentiel.
Afin d'obtenir des couples de valeur requise aux éléments moteurs du mécanisme épicycloïdal de la cage de travail, on emploie des roues dentées 49, 50, 51, 52 à différents rapports de réduction.
La figure 4 représente le différentiel 44 qui se com- pose d'un engrènement extérieur et d'un engrènement intérieur, mais on peut employer n'importe quel autre type de différen- tiel.
La cage de travail de conception proposée est appliquée aux trains pour le laminage des tubes à ailettes de longueur importante roulée en oouronne. Le laminage sur ces trains est réalisé de façon telle que durant l'opération ,le tube ne tourne pas, mais se déplace seulement dans la direction axia- le ; cela permet d'effectuer le laminage d'une ébauche en couronne. le tube à ailettes obtenu étant ensuite roulé à nouveau en couronne ce qui simplifie notablement la méthode de fabrication de ces tubes et permet de réduire les aires de production occupées par l'équipement.
Le mode opératoire sur le train en question est le s u ivant : ,
L'ébauche qui est un tube épais lisse est en couronne.
On la place sur le tambour de la dérouleuse 53 (figure 2).
On redresse le bout avant du tube et on l'engage dans les galets du dispositif de dressage et d'avancement qui est
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constitué par plusieurs couples de galets d'avancement.
Le dispositif de dressage et d'avancement (non repré- senté sur la figure 3) déroule la oouronne, redresse le tube et l'avance dans la direction axiale.
Avant le commencement du laminage, les cylindres 2 sont écartés et le bout avant du tube passe facilement entre les cylindres ,ce qui permet d'obtenir des tubes à bouts lis- ses sans ailettes.
Après déplacement de l'ébauche d'une valeur égale à la longueur prescrite pour le bout lisse du tube, le signal de rapprochement des cylindres 2 est donné.
Les cylindres pénètrent dans l'ébauche 3 et roulent autour d'elle. Gràce à la disposa ion des cylindres sous un certain angle par rapport à l'axe de laminage, il y a avancement axial continu de l'ébauche, durant lequel les ailettes sont progressivement formées.
Après laminage, le tube à ailettes s'enroule en cou- ronne.A cet effet, le train comporte une enrouleuse 54 (fi- gure 2) qui se présente sous la forme d'un tambour monté sur un montant et tournant fou dans un plan incliné. Le tube laminé s'incurve et s'enroule dans le tambour de l'enrou- leuse sous l'action de la poussée axiale produite par les cylindres 3 au laminage.
Pour le laminage de tubes à longueur prédéterminée des tronçons à ailettes, les cylindres s'éoartent lorsque le capteur de longueur 39 donne un signal approprié. Le tube continue alors à se déplacer dans la direction axiale sous l'action des galets du dispositif de dressage et d'avancenent.
Après mesurage de la longueur prescrite pour le tronçon lisse du tube, un signal ordonne le rapprochement des cylindres ifin qu'ils façonnent le tronçon à ailettes suivant du tube, et ainsi de suite,
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Sur le train, on a prévu la possibilité de marche de tous les mécanismes au régime manuel ou automatique.
La cage de travail de conception proposée peut aussi être employée pour le roulage d'un filetage sur un fil en couronne, pour le gaufrage des produite à câbles, pour la fabrication des tubes lisses et d'autres produits.
REVENDICATIONS
1.- Cage de travail d'un train pour laminage trans- versal-hélicoïdal de produits en forme de corps de révolution, par exemple de tubes à ailettes, comportant une tête motrice à cylindres calibrés, caractérisée en ce que les cylindres sont réalisés comme cylindres moteurs, et que pour mettre en rotation les cylindres et la tête, on emploie un mécanisme épicycloïdal faisant partie de la commande qui entratne en rotation les deux éléments moteurs de ce mécanisme en appli- quant des couples de sens inverses dont les valeurs sont dans un rapport constant entre elles afin d'exclure la rotation et la torsion du produit à façonner durant le laminage.