Brevet FR2004203A1 — publié le 19691121

L'invention concerne un appareil à enrouler ou à dérouler une matière en bande et plus particulièrement un appareil servant à supporter une bande de métal pendant qu'on en forme une grosse bobine ouverte à spires espacées, ou encore à supporter une telle 5 bobine ouverte de métal en bande pendant qu'on la déroule et qu'on enroule à nouveau la bande sous forme serrée ou qu'on l'amène à une nouvelle étape de traitement. Le brevet américain n° 3*114.539 décrit ïûa procédé et un appareil permettant de recuire tua métal en bande, particulière-10 ment un feuillard d'acier et dans lesquels on part d'une bobine de bande à enroulement serré et on l'enroule à nouveau sur un plateau tournant à axe vertical pour former une bobine ouverte à spires espacées, l'enroulement en bobine ouverte se faisant à mesure que l'on fait tourner le plateau tournant et qu'on j amène 15 la bande, un cordon d'espacement étant enroulé entre les spires à mesure qu'elles se forment. On peut retirer ou non ce cordon d'espacement pour la suite du traitement de la bobine ouverte, selon le type de cordon et d'autres circonstances. Cette technique à bobine ouverte est très satisfaisante dans le recuit d'un 20 feuillard d'acier, opération dans laquelle on place la bobine ouverte dans un four approprié et on fait passer à répétition une atmosphère chauffée à travers les espacements compris entre les spires, ce qui facilite grandement l'opération de recuit. A mesure que le traitement de recuit ou autre traitement 25 thermique du feuillard s'est développé, les bobines à manipuler sont devenues de plus en plus grandes, les bobines ouvertes atteignant un diamètre extérieur d'environ 38 cm. Ces bobines peuvent peser jusqu'à 70 t et avec l'appareil de l'invention, on peut enrouler et dérouler à grande vitesse des bobines ouvertes 30 de 50 cm de diamètre pesant plus de 90 t. Dans la formation des bobines ouvertes, il est désirable d'amener la bande au plateau tournant de formation de bobine avec une vitesse linéaire constante et pour accélérer l'opération d'enroulement, cette vitesse linéaire doit être aussi grande qu'il est£ossible sans danger. 35 Quand on commence à former une bobine ouverte sur un plateau tournant, on fixe l'extrémité de la bande: à un mandrin central de diamètre relativement petit (par exemple 5 à 8 cm selon le diamètre que l'on désire donner à l'ouverture centrale de la bobine ouverte). Pour enrouler par exemple à une vitesse 40 linéaire de 600 m/mn une bande amenée à un tel mandrin tournant, o9 07254 -2- 2004203 il faut donner au plateau une vitesse de rotation relativement grande. Etant donné que la structure du plateau tournant doit être assez solide pour supporter le poids de la bobine terminée et que par suite il doit être lourd et robuste, la vitesse li-5 néaire à laquelle on peut amener une bande à un plateau tournant de diamètre donné (par exemple 38 cm) est limitée par la vitesse maximale à laquelle on peut faire tourner le plateau sans que la structure du plateau subisse des efforts dangereux par suite de la force centrifuge. L'invention vise à fournir un appareil à 10 plateau tournant sur lequel on puisse former sans danger des bobines de grand diamètre de matière en bande lourde, pendant que la bande est amenée à la bobine à une vitesse linéaire élevée et constante. L'invention réside dans une structure de plateau tournant 15 à plusieurs éléments servant à enrouler ou à dérouler une matière en bande et qui comprend un plateau tournant à axe vertical muni de deux ou plusieurs éléments pouvant tourner indépendamment et de moyens d'accouplement servant à solidariser les éléments en vue d'une rotation simultanée quand on le désire. La structure 20 comporte aussi des moyens appropriés d'entraînement de l'élément central et des paliers appropriés servant à supporter indépendamment les différents éléments du plateau tournant. L'invention a notamment pour ob^et de fournir un plateau tournant d'enroulement ou de déroulement de bobine auquel la 25 bande puisse être amenée et duquel elle puisse être retirée à une vitesse linéaire élevée, pratiquement constante, sans que la structure du plateau subisse à aucun moment des efforts dangereux dûs à la force centrifuge. D'autres objets de l'invention sont de fournir un plateau 30 tournant sur lequel on puisse former ou dérouler des bobines de matière en bande de tout diamètre extérieur désiré, à une grande vitesse linéaire pendant toute l'opération d'enroulement ou de déroulement, et de fournir des moyens permettant de former ou de dérouler des bobines ouvertes relativement grosses de feuillard 35 d'acier ou matière similaire, en un temps court, sans que cela nécessite des structures extrêmement lourdes de plateau tournant comme celles qui auraient été nécessaires avant l'invention. Dans une opération de formation de bobine (et aussi dans une opération de déroulement, comme on l'a dit plus haut)» il 40 est habituellement désirable d'effectuer l'enroulement en un mi- 69 07254 -5- 2004203 nittititti de temps. Avec la structure de plateau tournant à plusieurs éléments suivant l'invention, on peut amener une bande à un plateau totirnant à axe vertical avec une vitesse linéaire constante qui est seulement limitée par la capacité que possède l1élément 5 central de diamètre relativement petit de résister aux forces centrifuges engendrées par la vitesse de rotation relativement élevée initialement, lorsqu'on commence à former la bobine. A mesure que la bobine grossit, on diminue nécessairement la vitesse de rotation du plateau, la vitesse linéaire de la bande ame-10 née au plateau restant constante. Quand la bobine grossit jusqu'à ce que son diamètre extérieur soit pratiquement égal au diamètre extérieur de l'élément central du plateau tournant, on arrête l'appareil, on accouple à l'élément central l'élément de plateau tournant situé immédiatement à l'extérieur, afin qu'il 15 tourne avec lui, et on reprend la rotation. A ce moment, la vitesse de rotation de toute la structure de plateau tournant a diminué, par augmentation du diamètre de la bobine, jusqu'à un niveau de sécurité pour la structure agrandie de plateau tournant formée par l'assemblage des éléments intérieur et extérieur. 20 On peut augmenter indéfiniment la grandeur de la bobine en prévoyant des éléments annulaires concentriques supplémentaires placés à l'extérieur les uns des autres et munis de supports appropriés et en accouplant successivement ces éléments à l'élément situé immédiatement à l'intérieur, lorsque le diamètre de 25 la bobine atteint le diamètre intérieur du nouvel élément. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, sur lesquels : la figure 1 est une élévation latérale en coupe par-30 tielle d'une structure de plateau, tournant suivant l'invention; la figure 2 est une vue en plan à échelle réduite de l'apparèil de la figure 1 montrant une bande de métal amenée à l'appareil et un cordon d'espacement que l'on enroule entre les spires adjacentes pour former une bobine ouverte; 35 la figure 3 est une vue fragmentaire agrandie des moyens d'accouplement des éléments de plateau tournant, les éléments adjacents étant représentés dans l'état accouplé; la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 mais illustrant les éléments adjacents dans l'état désaceouplé et le 40 dispositif d'accouplement en position rétractée. 69 07254 -4- 2004203 Gomme on le voit particulièrement sur la figure 1, un élément central principal de plateau tournant 1, à axe vertical, est supporté de manière à pouvoir tourner par tin palier radial et un palier de butée 2 et 3, convenablement combinés, qui sont 5 montés sur le socle de soutien 4. La portion inférieure d'arbre de soutien 5 de l'élément central 1 porte un engrenage conique 6 qui coopère avec l'engrenage conique 7 porté par l'arbre 8 du moteur d'entraînement 9» On comprend que le mécanisme d'entraînement représenté pour l'élément central 1 du plateau tournant est 10 plus ou moins schématique et que l'on peut établir toute liaison d'entraînement appropriée entre le moteur 9 et l'arbre du plateau totirnant. Etant donné que le débit d'amenée de bande au plateau tournant, ou de retrait de la bande, est maintenu pratiquement constant, par exemple grâce aux rouleaux d'amenée B et R*, 15 il est nécessaire que l'on puisse modifier avec précision la vitesse de rotation de l'élément central de plateau 1, dans une gamme considérable, afin que la vitesse périphérique de la bobine soit égale à la vitesse linéaire de la bande. En conséquence, on a indiqué en 10 des moyens de réglage de vitesse du moteur, • 20 qui sont de tout type approprié et qui sont de préférence conçus pour diminuer la vitesse de rotation du plateau tournant dans la mesure voulue à mesure que le diamètre de la bobine augmente, les liaisons électriques entre le régulateur de vitesse 10 et le moteur 9 étant assurées par des fils 11 et 12. 25 LiLément central 1 du plateau tournant présente une sur face de soutien de bobine, 1a et comprend un mandrin 13 qui se dirige vers le haut en partant du centre de la surface 1a et qui est conçu pour recevoir et enserrer l'extrémité de la bande à enrouler, par exemple dans la fente 14. Oe mandrin présente le 30 diamètre voulu pour former l'ouverture centrale désirée dans la bobine qu'il s'agit de former sur le plateau tournant et de préférence il est amovible de sorte que l'on peut utiliser des mandrins de différents diamètres selon les besoins. La périphérie extérieure de l'élément central de plateau 35 tournant est indiquée en 15 et au voisinage immédiat de cette périphérie se trouve l'élément extérieur annulaire 16. Cet élément extérieur est monté sur un roulement à billes annulaire 17 de manière à tourner concentriquement à l'élément central 1 et indépendamment de celui-ci. La bague supérieure 17' du roulement 40 17 supporte l'élément extérieur de plateau tournant 16 et la 69 07254 -5- 2004203 bague inférieure 17" est montée sur un soubassement annulaire 18. Les bagues 17' et 17" présentent des gorges appropriées pour recevoir les billes de roulement 17*" et assurer le soutien désiré vis-à-vis des efforts radiaux et axiaux qui peuvent être imposés 5 à l'élément extérieur annulaire 16 pendant le fonctionnement de l1appareil. La surface supérieure d'appui de bobine5 16a, de l'élément extérieur 16 forme un prolongement de la surface d*appui 1a de l'élément central 1. Par la description ci-dessus, on voit que l'élément cen-10 tral 1 et l'élément extérieur 16 du plateau tournant sont supportés indépendamment l'un de l'autre mais présentent des surfaces adjacentes d'appui de bobine situées dans tua. même plan. Il existe seulement, entre ces surfaces des éléments, un espacement suffisant pour permettre leur rotation relative. De préfé-15 rence, la surface supérieure d'un élément chevauche légèrement la section adjacente (comme on le voit sur la figure 1) pour éliminer, entre les éléments, un espacement qui permettrait à la bande de tomber entre les éléments et d'entraver l'opération d'enroulement. 20 Pendant la formation d'une bobine sur la structure de plateau totirnant, on désolidarise initialement l'élément intérieur 1 et l'élément extérieur 16 de sorte que l'élément intérieur peut tourner sans l'élément extérieur. Pour accoupler les deux éléments ensemble en vue d'une rotation simultanée, on a 25 prévu des éléments de verrouillage qui comprennent de multiples ensembles à doigt ou plongeur de blocage, indiqués par la référence générale P. Gomme le montrent les figures 1, 3 et 4-, chaque ensemble P comprend un doigt ou plongeur de blocage 20 ajusté de manière 30 à pouvoir coulisser dans un trou 21 du rebord extérieur vertical 1' de l'élément intérieur 1 et aussi dans le trou 22 du rebord intérieur vertical 16' de l'élément extérieur annulaire 16. Le doigt ou plongeur 20 présente une tige 20' aboutissant au solé-noïde 23 qui l'actionne. Quand le plongeur 20 est en position 35 rétractée comme le montre la figure 4-, il est entièrement retiré du trou 22 de l'élément extérieur 16 et quand il est en position avancée ou d'entraînement comme le montrent les figures 1 et 3? il pénètre dans le trou 22 de l'élément extérieur 16 et assure l'accouplement d'entraînement entre les éléments 1 et 16 de 40 sorte que lorsque l'élément intérieur 1 est mis en rotation par 69 07254 _6_ 2004203 le moteur 9, l'élément extérieur 16 est mis en rotation simultanément . Deux ensembles à doigt de blocage P sont représentés avec un espacement de 180° mais il est entendu que si on le 5 désire, on peut prévoir des ensembles supplémentaires entre les éléments 1 et 16. Des connexions électriques menant au soléiioîde 23 et indiquées en 24, ainsi que des moyens de commande appropriés non représentés, sont prévus pour actionner les solénoîdes 23 de manière à faire avancer ou reculer les plcngeurs 20. 10 Pour faciliter la mise en place des éléments adjacent; de plateau tournant 1 et 16 dans une position où leurs ouvert-aras 21 et 22 soient alignées de façon que l'on puisse effectuer l'opération de verrouillage, des repères tels que les flèches 25 st £S peuvent être prévus sur les surfaces supérieures d'appui de bo~ 15 bine des éléments 1 et 16, Ces flèches sont placées de telle sorte que lorsqu'elles sont alignées, les trous 21 et 22 sont alignés aussi, ce qui permet aux plongeurs 20 de,ée mouvoir vers l'extérieur pour prendre la position de verrouillage. Dans le fonctionnement de l'appareil décrit ci-dessus5 20 fixe au mandrin 13 l'extrémité antérieure de la bande à enrouler (la bande étant indiquée en S sur la figure 2). Dans la formation d'une bobine ouverte de feuillard d'acier, cette bande viendrait normalement d'une bobine serrée supportée par un plateau tournant adjacent à axo^ertical. On actionne les ensembles à doigt 25 de blocage P de manière à rétracter les plongeurs 20 et à dégager l'élément central 1 de l'élément extérieur 16. On actionne alors le moteur 9 de manière à entraîner l'élément central 1 du plateau tournant et on amène la bande S au plateau à la vitesse linéaire pratiquement constante désirée, par à 600 s/su?.:. 30 Au début d'une opération d'enroulement, il faut faiit*- - tourner l'élément central 1 du plateau tournant à une vitesse déterminée par le diamètre du mandrin 13 et qui est tells que la bande, avançant sous l'action du plateau tournant à raison de 600 m/mn, s'enroule autour du mandrin de préférence sous une le-35 gère tension. Dans la formation d'une bobine ouverte, on enroule entre -les spires de la bobine C, au fur et à mesure qu'elle se forme, un cordon d8espacement 27 venant de toute source appropriée et, étant donné que la bande est amenée au plateau tournant à une vitesse pratiquement constante, la vitesse d© 40 rotation de l'élément central 1 diminue continuellement à assure fiAD original 69 07254 -7- 2004203 que le diamètre de la bobine augmente. Quand le diamètre de la bobine atteint approximativement la périphérie extérieure 15.de l'élément central 1, on arrête le moteur 9 et l'élément 1. On aligne alors les éléments 1 et 16 de 5 façon telle que leurs trous 21 et 22 soient alignés et on actionne les solénoîdes 23 des ensembles de doigt de blocage P de manière à amener les plongeurs 20 à leur position de verrouillage, comme le montrent les figures 1 et 3« Dans cette position, les éléments intérieur et extérieur 1 et 16 sont bloqués en-10 semble et quajid on met à nouveau le moteur 9 en marche et qu'on le fait fonctionner à la vitesse voulue pour entraîner l'ensemble de plateau tournant à une vitesse réduite telle que la vitesse périphérique de la bobine soit égale à la vitesse linéaire de la bande qui approche, l'élément extérieur annulaire 16 du plateau 15 tournant tourne avec l'élément intérieur 1 et à la même vitesse. Quand cette opération de verrouillage est effectuée et que l'on remet en rotation le plateau tournant, la vitesse de rotation de l'élément central 1 a déjà diminué très notablement par rapport à la vitesse initiale, étant donné que le diamètre de la bobine 20 située sur le plateau s'est accru tandis que la vitesse linéaire de la bande amenée au plateau reste constante. Le diamètre de l'élément central 1 est calculé de telle sorte qu'à sa vitesse maximale de rotation pendant l'enroulement initial de la bande sur le mandrin 13, l'ensemble de plateau 25 tournant n'est pas soumis à des forces centrifuges excessives, compte tenu de la solidité structurale du plateau. Si l'élément extérieur 16 de plus grand diamètre que l'élément intérieur 1 était solidaire de celui-ci, il ne serait pas capable de résister aux forces centrifuges rencontrées pendant l'opération ini-30 tiale d'enroulement. Mais pendant cette opération initiale, l'élément extérieur 16 est immobile et ne commence pas à tourner avant que la bobine ne grossisse approximativement jusqu'à la périphérie extérieure de l'élément 1, la vitesse de rotation du plateau ayant diminué entre temps jusqu'à une valeur entièrement 35 sans danger, même pour le diamètre plus grand de l'élément extérieur 16. Il peut être désirable dans certaines circonstances de prévoir plus d'un élément annulaire extérieur de plateau tournant. Une disposition de ce genre est indiquée en trait mixte sur la 40 figure 1 où l'on voit que l'élément central se termine en 30 et 69 07254 -8- 2004203 que l'élément extérieur annulaire 32 commence en 31• Cet élément annulaire 32 va de 31 jusqu'à la périphérie 15 et l'élément annulaire 16 forme un deuxième élément extérieur de plateau tournant, immédiatement adjacent radialement au premier élément extérieur 5 annulaire 32. Des ensembles à doigt de blocage P* sont prévus pour assurer une liaison sélective entre l'élément central 1 et l'élément extérieur 32. Avec une telle disposition, on enroule initialement la bobine à partir d'une bande se mouvant à une vitesse linéaire constante jusqu'à ce qu'elle atteigne approxi-10 mativement la ligne 30, à ce moment on arrête le moteur et on actionne les ensembles à doigt de blocage P' pour accoupler l'élément central 1 à l'élément extérieur 32. Au début de l'opération d'enroulement, les ensembles à doigt de blocage P et P* sont tous dans leur position rétraetée de sorte que ni l'élément 15 annulaire 32 ni l'élément annulaire extérieur 16 ne tournent. Quand on a actionné les ensembles de blocage P' et remis le moteur 9 en marche, seuls l'élément central 1 et le premier élément extérieur 32 tournent. A ce moment, la vitesse de rotation du plateau tournant est telle que 1'élément 32 n*est pas soumis 20 à une force centrifuge excessive. Quand la bobine atteint la périphérie de l'élément 32, on arrête à nouveau l'ensemble, on actionne les ensembles à doigt de blocage P pour accoupler le deuxième élément extérieur 16 au premier élément extérieur 32 et on remet en marche le moteur 9 et la rotation des trois éléments 25 reliés se poursuit jusqu'à ce que la bobine atteigne le diamètre désiré sur le deuxième élément extérieur 16. En carftleulant convenablement et en corrélation la vitesse linéaire constante d'amenée de la bande à la structure de plateau tournant, le diamètre de l'élément intérieur ou central 30 du plateau tournant, le nombre et le diamètre des éléments annulaires extérieurs et la solidité structurale de ces éléments en • fonction de la capacité de résister aux efforts centrifuges, on peut obtenir un appareil de formation de bande qui puisse recevoir une bande amenée à toute vitesse linéaire désirée et qui 35 enroule une bobine jusqu'à tout diamètre extérieur désiré, mais qui ne soit jamais soumis à des forces centrifuges excessives. La description ci-dessus est orientée principalement sur l'opération consistant^ former une bobine sur un plateau tournant, nais on comprend que l'appareil décrit est également utile et 40 avantageux lorsqu'il s'agit de dérouler la bande d'une bobine. 69 07254 -9- 2004203 Ainsi, dans le processus de recuit en bobine ouverte, une fois l'opération de recuit acnevée, on retire du four la bobine ouverte et on peut soit la rebobiner sous forme serrée soit la transporter de façon linéaire jusqu'à autre opération, par 5 exemple jusqu'à un train d'écrouissage, un appareil de nettoyage de bande, etc.. Quand on manipule des bobines de grand diamètre, on rencontre le même problème causé par la .vitesse excessive de rotation qui est nécessaire pour maintenir la vitesse linéaire voulue de déroulement. 10 Avec l'appareil décrit, une fois quson a placé une grosse bobine de ce genre sur la structure de plateau tournant de la figure 1, l'opération de déroulement commence dans une position où les éléments de plateau tournant sont verrouillés de sorte qu'ils tournent ensemble. A ce moment, la vitesse de rotation 15 de l'ensemble est minimale pour la vitesse linéaire donnée de la bande et il ne se produit pas de forces dangereuses. Une fois que la bobine a été déroulée jusqu'au raccordement entre les éléments 1 et 16 du plateau tournant, on actionne les ensembles à doigt de blocage P pour dégager l'élément extérieur 16 de l'é-20 lément intérieur 1 et on continue la rotation de déroulement, l'élément extérieur restant maintenant immobile et ne subissant donc pas les forces centrifuges accrues qui se produiraient si on le faisait tourner à la vitesse de rotation croissante qui se produit à mesure que la grosseur de la bobine diminue. 25 L'opération de déroulement est la même, aussi bien quand le plateau tournant est formé d'un élément central et d'un seul élément extérieur annulaire que lorsqu'il comprend plus d'un élément extérieur annulaire. Dans ce dernier cas, on désolidarise successivement les éléments extérieurs à mesure que le diamètre 30 de la bobine diminue et ainsi, on peut maintenir la grande vitesse linéaire désirée de la bande pendant toute l'opération de déroulement, sans Jamais soumettre aucune partie de la structure de plateau tournant à des forces centrifuges indésirables. On a décrit de façon très détaillée un mode d'exécution 35 de l'invention mais il est entendu qu'il est possible d'apporter des modifications à la forme et à la disposition particulières des mécanismes tels qu'on les a représentés et décrits. Aussi, l'invention n'est pas limitée par les structures particulières qui sont représentées et décrites. 69 07254 -10- 2004203 ~ KEyEtTDICATIOIjfS - .1 - Appareil à enrouler ou à dérouler une matière en bande caractérisé par le fait qu'il comprend un élément central de plateau tournant supporté de manière à pouvoir tourner sur un 5 axe vertical, des moyens propres à faire tourner cet élément central, des agencements portés par l'élément central et permettant d'y fixer l'extrémité d'une bande, un élément extérieur annulaire de plateau tournant supporté coaxialement à 15élément cect-tral de manière à pouvoir tourner indépendamment de celui-ci, 10 et des agencements libérables permettant de relier entre eux les éléments central et extérieur en vue d'une rotation simultanée. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que 1'élément central présente une surface d'appui de bobine, que les agencements servant à fixer l'extrémité d'une 15 bande à l'élément central comprennent un mandrin porté par l'élément central et se dirigeant coaxialement vers le haut en partant de sa surface dtappui de bobine, que la périphérie extérieure de 11 élément centrai et la périphérie intérieure de l'élément extérieur sont très proches l'une de 1'autre, que 1'élément 20 extérieur présente une surface d'appui de bobine située dans le même plan que la surface d'appui de bobine de l'élément central et formant le prolongement de celle-ci, et que les éléments tournent ensemble lorsqu'ils sont reliés ensemble par les moyens de liaison libérable tandis que lorsqu'ils sont désolidarisés, l'é]é-25 ment central peut tourner pendant que 1'élément extérieur reste immobile. 3 - Appareil conforme à l'une, des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un deuxième élément extérieur annulaire de plateau tournant supporté coaxialement à 30 l'élément central et à l'élément extérieur immédiatement adjacent radialement de manière à pouvoir tourner indépendamment de ceux-ci, et des moyens de liaison sélective entre le premier et le deuxième éléments extérieurs, en vue d'une rotation simultanée. 4 -■ Appareil conforme è. l'une quelconque des revendica-35 tions 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens propres à amener uns matière en bande à l'élément central avec un® vitesse linéaire pratiquement constante. 5 = Appareil conforme à 1'une•quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que des moyens sont prévus 40 pour retirer une matière en bande de l'élément central à une vitesse linéaire pratiquement constante0 bad original