Brevet FR2281798A1 — publié le 19760312

ha présente invention se rapporte à un montage à rouleaux pour la tige rotative des dispositifs d'avance des laminoirs de forgeage en rond destinés à fabriquer des tubes sans couture, et devant servir de support, résistant aux actions dynamiques, pour ladite tige rotative. Dans un procédé connu pour la fabrication des tubes sans couturé, on lamine l'ébauche perforé sur un laminoir dit à pas de pélerin afin de la transformer en un tube. La productivité de la paire de cylindres du laminoir à pas de pélerin est, dans l'état actuel de la technique, principalement limité. par la vitesse de travail du dispositif d'avance assurant la manoeuvre de cette paire de cylindres. Compte tenu des exigences croissantes, la sécurité du déplacement de l'ébauche creuse à grande vitesse et la rotation de 90 s'effectuant pa rallèlement à l'avance, constituent donc un problème délicat. Dans une partie des dispositifs d'avance, la rotation s'effectuant en xes temps que l'avance de l'é- bauche creuse, est assurée par une tige rotative à courae forcée punie d'un filetage à pas raide. Dans ces dispositifs pour vus d'un filetage, la vitesse de travail du dispositif d'avance est limitée à une très faible valeur en raison du frottement important qui intervient. On contant , certes, des dispositifs d'evance, par exemple par le brevet Hongrois nO 155.536, dans lesquels la tige rotative est munie de rainures droites et où la rotation de 90*, s ' effectuant en mz e temps que l'avance de l'ébauche creuse, est assurée par un dispositif de rotation spéciale avec intcalation d'un moyeu nervuré en prise avec les rainures. Pour pouvoir augmenter la vitesse de travail, c'est-à-dire l'avance et la rotation~de l'ébauche creuse, ces dispositifs nécessitent des cylindres de travail fournissant des énergies toujours plus importantes. Dans les dispositifs d'avance des laminoirs de forgeage en rond, il serait avantageux que l1augmen- tation de la vitesse de travail ne soit pas obtenue par un accrtissemeat des forces d'actionnement, mais, au contraire, par une réduction des résistances à l'avancement, ce qui pourrait Titre réalisé par l'emploi d'un montage à rouleaux au lieu d'un montage glissant pour les tiges rotatives. Dans plusieurs domaines de la technique, en particulier dans les pièces des machines outils effectuant un déplacement frottant, on connatt déåà des modes de réalisaton comportant des chemins de roulement, par exemple par la so- lution préconisée par le brevet hongrois nO 15807770Ces solutions ne satisfont, cependant, qu'aux seules exigenees des machines outils qui concernent en premier lieu les hautes conditions de précision et ne conviennent pas pour la transmission de sollicitation engendrant quelquefois de grands effets dynamiques. Ces solutions ne sont donc pas tables dans les dispositifs à fabriquer les tubes dans des conditions de travail données ne ménageant généralement pas les machines Dans le cas de la tige rotative du dispositif d'avance d'un laminoir de forgeage en rond, l'objet de l'invention est, par èonséquent, de réaliser un montage roulant n'engendrant qu'une faible résistance à l'avancement et qui soit à mSme de supporter les sollicitations dynamiques considérables intervenant au cours du fonctionnement ainsi que les sévères conditions de service, et qui, en m;;me temps, tiennent compte des dernières réalisations, par exemple des dispositifs rotatifs sans choc, décrits dans les brevets hongrois nO 160.569 et 162.235, lesquels dispositifs limitent la surcharge de la tige rotative du laminoir0 L'invention part du principe qu'avec le nouveau mode de réalisation du montage roulant, il peut être ex trtmement avantageux de réunir dans un seul dispositif le support roulant et le support glissant,de façon que l'appui normal en service soit assuré par le support roulant, tandis que les surcharges dangereuses sont absorbées par le support glissant, Ainsi, le montage roulant de la tige rotative peut être réalisé 'contrairement au préjugé professionnel existant selon lequel les éléments roulants du montage, ne sont pas capables de supporter la surcharge provoquée par les chocs dynamiques se produisant lors du fonctionnement du laminoir de forgeage en rond. En raison des effets dynamiques importants, le montage peut avantageusement être réalisé avec des éléments roulants en forme de rouleaux cylindriques, mais, en pareil cas, la rigiditédynamique caractéristique des rouleaux cylindriques en tant qu'éléments roulants,doit être compensée, par ailleurs,par intercalation de ~sections élastiques maintenant les rouleaux. invention réside, donc, dans la réunion du mécanisme de rotation sans à-coup et de la tige rotative munie de rainures droites, de manière qu'entre les parois latérales, transmettant un effort circonférenêiel, des rainures de la tige rotative et la paroi du moyeu nervuré engrenant avec les rainures, il soit possible d'insérer des éléments roulants formant une chaise, en particulier des rouleaux cylindriques et ce, de façon que les.rouleaux puissent transmettre les efforts intervenant entre les parois sous charge, les rouleaux pouvant rouler sous l'effet du déplacement axial et, après une longueur déterminée du chemin de roulement, la rangée de rouleaux peut revenir perpendiculairement aux parois sous charge dans le canal de retour disposé à l'intérieur ou à l'extérieur de la rainure et comportant avantageusement un élément seni circulaire, le chemin de roulement comportant derrière le plan d'appui des éléments roulants et ce, pour empercher un aplatissement nuisible des rouleaux, une surface d'appui laissant subsister un petit espace intermédiaire. Le montage roulant selon l'invention diminue considérablement la résistance au déplacement de la tige rotative et augmente , en conséquence, la vitesse et le déplacement. La chaleur dégagée dans le support de la tige rotative par suite du frottement, diminue en proportion de la réduction de la résistance au déplacement et ce, au moins de 70 à 80 %, ce qui a pour effet de prolonger considérablement la durée de vie du dispositif d'avance La présente invention augmente donc la productivité de la fabrication des tubes, d'une part, grâce à la possibilité d'une alimentation plus rapide de la paire de rouleaux du laminoir à pas de pélerin et, d'autre part, grtce à la diminution des temps morts, par suite des remplacements de pièces rendus nécessaires par l'usure du dispositif L'invention sera mieux comprise à l'aile de la descriptiob d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure I représente partie en coupe et partie en élévation, le support roulant d'une tige rotative avec moyeu massif la figure 2 est une coupe représentant de façon détaillée, une rangée de rouleaux selon la figure 1 la figure 3 est une vue en élévation d'une rainure de la tige rotative s la figure 4 est une vue en élévation d'une rainure de la tige rotative avec les blocs de retour la figure 5 est une vue en élévation des rainures de la tige rotative et une coupe de cette dernière avec blocs de retour et rouleaux la figure 6 est une coupe partielle du -support avec section de roulement cunéiforme la figure 7 est une coupe partielle d'un support avec section de roulement circulaire la figure 8 est une coupe partielle d'une section de roulement cunéiforme avec deux chemins de roulement;; la figure 9 est une coupe partielle d'une section de roulement circulaire avec deux chemins de roulement la figure 10 est une vue en élévatia d'une section de roulement avec deux chemins de roulement la figure 11 est une coupe d'une section de roulement avec deux chemins de roulement et distances variables par rapport aux rouleaux la figure 12 est une coupe partielle du support avec chemin de retour externe la figure 13 est une vue partie en coupe partie en élévation d'un support roulant rotatif interne de la tige rotative avec guidage interne des rouleaux la figure 14 est une vue en perspective d'une rangée de rouleaux disposés en croix Dans le support avec moyeu comportant des rainures rectilignes, les rainures 2 dans la-tige rotative 1, présentent avantageusement une section transversale rectangulaire.Dans ces rainures 2 s'engagent les nervures 4 du moyeu rainuré 3 La largeur des nervures 4 est inférieure à celle des rainures 2 et ce, de préféfence d'une valeur telle que le Jeu subsistait de chaque côté entre les rainures 2 et les nervures 4, permettent la mise en place des rouleaux 5 formant une channe.Les rouleaux 5 sont cylindriques et, en vue de diminuer l'usure, ils sont arrondis à leurs deux extrémités Aux extrémités du moyeu 3, Xes rainures 2 débouchent dans des évidements 6 dans lesquels les blocs de retour 7 sont fixés au moyen des vis 8 et bloqués par.les rondelles élastiques 90 Ces blocs de retour 7 comportent avantageusement des rainures sezi-circu- laires 10 destinées à dévier le sens de progression des rouleaux 5. Ces blocs de retour 7 sont de préférence de 0,02 à 0,03 mm plus étroits que la largeur des rainures 2 de façon que dans le cas d'un espace intermédiaire normal x d'un palier , les surfaces du bloc y et de la tige 1 ne frottent pas les unes contre les autres, mais qu'en cas d'apparition d'efforts dynamiques, les rouleaux 5 soient déchargés de toute sollicitation-supplémentaire du fait de ltentrée en contact de ces surfaces (figures 1 à 5)o Dans un autre mode de réalisation (figu- re 6) , dans le moyeu rainuré 3, les rainures 11 dans lesquelles s' engagent les sections de chemin de roulement 12 cunél- forme s présentent un profil également cunéiformee Les sections de chemin 12 peuvent Titre usinées individuellement et de façon simple, ce qui permet d' éviter les difficultés d'-usinage du moyeu massif, ces sections colportant, en outre, 11 élément constructif servant à dévier le sens de progression des rouleaux 5.Ces sections 12 sont fixées sur le moyeu 3 au moyen des vis 14 bloquées par les rondelles élastiques 130 Un ressort hélicoïdal 15 est intercalé entre le moyeu 3 et la section 12. Ces ressorts 15 sont avantageusement montés à l'état prétendu, ce qui permet d'obtenir , en plus de la securité des vis 14, un amortissement supplémentaire des oscillations. La faculté qu'ontles chemins de roulement de se déplacer légèrement permet un auto-réglage, et il subsiste néanmoins la possibilité d'une entrée en contact réciproque des surfaces d'appui planes, sous l'action d'importants efforts dynamiques. Un auto-réglage doit être complètement assuré pour les rouleaux 50 Suivant un autre mode de réalisation figure 7), les sections de roulement 16 avantageusement cylindriques et comportant des surfaces usinées à la meule, sont fixés dans les creux cylindriques du moyeu 3. La partie de la section 16 se trouvant en contact avec les rouleaux, présente une surface plane qui est avantageusement usinée à la meule. Lorsque, comme cela arrive souvant, la tige rotative 1 exécute des mouvements oscillatoires longitudinaux, sans rotation, il ne se produit donc aucune charge latérale, c'est-à-dire qu'il ne se crée aucune rangée de rou leaux chargée et non chargée, empochant le roulement des rou leaux 5.Dans les dispositifs d'avance des laminoirs de forgeage en rond destinés à fabriquer des tubes sans couture de grande dimension, le diamètre de la tige rotative est de 250 à 300 n et permet, donc, d'installer, sur la surface de la tige rotative 1, des rangées de rouleaux à deux voies, de sorte que dans les rainures 2 de la tige rotative 1, on dispo se deux rangées de rouleaux tournant en sens contraire l'une de l'autre, et ce, de façon que les rouleaux 5 roulent sur les parfois latérales des rainures 2 (figures 8, 9 et 10). Les sections de chemin 16 peuvent être cunéiformes (figure 8) ou cylindriques (figure 9).Pour faciliter l'usinage des surfa ces-de roulement rectiligne soumis à l'action des rangées de rouleaux, on peut avantageusement disposer des insertions -de déviation munies de chemin semi-circulaire 17 (figure lO)?0 Ces chemins de déviation 17 peuvent être avantageusement munis de rainures de repérage et de vis depserrage, de façon à les rendre facilement accessibles, en particulier pour les travaux -de réparation. L'emploi de ces chemins de déviation 17 facilite également le montage et le démontage des rouleaux 5o Ces chemins de déviation 17 sont en outre faciles à échnnger pour compenser les usures occasionnées par les effets dynamiques. Pour assurer une possibilité de réglage du jeu de la rangée de rouleaux correspondant- aux conditions de service et pour diminuer la précision d'usinage requise, il est prévu, selon un autre iode de réalisation (figure 11), d'ins- taller dans le moyeu 3 des rainures 11 à parois parallèles et dans lesquelles on dispose les sections de chemin 18 0 Les rouleaux 5 des rangees de rouleaux sont maintenus par des ca ges l9 en un matériau élastique, par exemple en cuivre ou en une matière plastique iéssistant à l'usure0 Ces cages- 19 sont réalisées en forme de chatne, chaque élément comportant cinq rouleau=. L'espace intermédiaire entre les rouleaux 5 des sec tions 18 et la tige rotative 1 est réglée au moyen des vis 20 et 21i La vis 21 est bloquée par la rondelle élastique 22 Pour obtenir la tension préalable du support et pour diminuer les risques d'oscillations se produisant sous l'action d'efforts dynamiques, on utilise un appui élastique contenant les bagues 23 et 24 et avantageusement réalisé en acier à ressort. Le réglage du Jeu peut également s'effectuer par le déplacement axial des sections de chemin 18 dans le moyeu 3. En pareil cas, la rainure 11 ainsi que la face arrière de la section 18, sont inclinées0 Avec un tel mode de réalisation, les plans arrière inclinés se trouvent superposés conformément à la position réglée lors du montage et peuvent titre fixés en faisant coïncider les alésages des emplacements des vis 21.L'emploi de la vis 21 et des bagues 23 et 24 devient donc superflu et l'espace intermédiaire entre le moyeu 3 et les faces arrière des sections 18, peut être supprimé ou repli avec une plaque de réglage intermédiaire, non repré- sentée sur la figure Une caractéristique commune des modes de réalisation qui viennent d'être décrits est que les rangées de rouleaux sont ramenées à 11 intérieur des rainures entre les cotés sous charge et que le soulagement des rouleaux s' effec- tue par les surfaces des rainures et par la superposition des surfaces y des sections maintenant les rouleaux, Un retour des rangées de rouleaux à l'extérieur des rainures de la tige rotative est également possible (figures 12 et 13). Dans le mode de réalisation représenté, par exemple, sur la figure 12, la rangée de rouleaux 5 se déplace le long des rainures 2 de la tige rotative 1 et revient par les rainures 25S se trouvant dans la partie externe du moyeu 3, perpendiculairement à la surface chargée, dans les rainures 2 de la tige rotative 1 Le moyeu 3 peut aussi être formé par les alésages de plusieurs éléments s'aboutant mutuellement. Suivant une conception moderne, pour dimi auer la longueur hors-tout et pour protéger les rainures de la tige rotative, on fabrique actuellement des dispositifs d'avance dans lesquels les rainures de la tige rotative sont disposées sur une surface cylindrique interne. Dans le mode de réalisation de la figure 13, on prévoit, pour la rotation de la tige rotative 1, un axe 26 disposé de façon que cet axe 26, en m8me temps que la tige rotative 1, s'adapte, en formant un bloc de rouleaux dans la partie cylindrique interne (non re -.rrésentée sur la figure) dans laquellc sont formées les rai azures 2 La rangée de rouleaux 5 s engage dans les rainures 2 de la tige rotative 1, de façon que les rouleaux 27 et 28 se situent pour moitié dans les chemins extérieure 30 des blocs 29 et roulent dans le sens déterminé par l'oscillation de la tige rotative 1. La rangée de rouleaux 5 traversant les rainures externes 30 des blocs 29 est, par les rainures de retour semi-circulaires (non représentées sur la figure) ramenée dans le chemin externe par le chemin de retour interne 31 perpendiculairement à la surface sous charge, Les rouleaux 27 et 28 de la rangée 5, sont, par suite du déplacement longitudinal intervenant entre l'arbre 26 et la tige rotative 1, obligés à rouler de façon que la totalité de la rangée 5 accomplisse un roulement circulaire0 Les blocs 29 s'appuient, par leur surface interne, sur l'extrémité polygonale de l'axe 26 Les blocs 29 sont avantageusement réunis, au moyen de vis 33 bloqués par des rondelles élastiques 32, pour former un corps annulaire rigides Ce corps annulaire, formé par les blocs 29, est avantageusement cylindrique à ses deux extrémités sur lesquelles reposent les bagues 34, de préférence emmanchées à chaud, Pour simplifier le montage de ce mode de réalisation, on peut, au lieu de cet ajustement fretté, utiliser un serrage conique Dans les modes de réalisation suivant les figures 12, 13 et 14, la disposition de la rangée de rouleaux 5 diffère de celle des modes de réalisation expliqués précédem- ment.Dans les dispositions suivant les figures 12,- 13 et 14, la rangée de rouleaux 5 convient également pour absorber la charge de rotation dans les deux sensé La longueur de la rangée de rouleaux, déterminée par la charge et par les dimensions, est de quelques centièmes de millimètres plus petite que le diamètres L'angle du profil des rainures de guidage 2 est de 900 et les deux côtés de l'angle sont radialement symétriques0 Les rouleaux 27 et 28 disposés les uns derrière les autres sont décalés de 900 de sorte que tous les deux rouleaux consécutifs 27 dans la rangée 5, sont destinés à absorber la charge dans un sens de rotation, tandis que tous les deux rouleaux 28 sont destines à absorber la charge dans l'autre sens de rotation (figure 14) Un avantage particulier de cette disposition, est que l'effet d'entaille, abaissant la résistance mécanique,des rainures de guidage 2 usinées à 45 dans la tige rotative 1, devient insignifiant. En cas d'efforts dynamiques importants les rouleaux sont déchargés d'une partie de la charge, attendu que les rouleaux 27 et 28 décalés de 900, se soulagent mutuellement étant donné que par suite du dénivellement, se montant à quelques centièmes de mml du rouleau reposant sur sa face cylindrique, la charge est absorbée par les faces planes circulaires formant'points d'appui des rouleaux disposés perpendiculairement par rapport au premier. REVENDICAT IONS 1. Montage à rouleaux, en particulier pour les dispositifs d'avance des laminoirs de forgeage en rond, destiné à servir de support pour la tige rotative dans le moyeu rainuré du laminoir, qui, pendant l'oscillation longitudinale, assure la rotation intermittente de la tige rotative et dans lequel entre les parois latérales, transmettant l'effort cir conférenciel, des nervures du moyeu et les parois latérales, absorbant l'effort circonférentiel des rainures de la tige rotative, est intercalé un chemin de roulement recevant des éléments roulants formant channe, en particulier des rouleaux cylindriques et aménagé sur la paroi latérale transmettant l'effort circonféreneiel dans un plan vertical, ce chemin de roulement comprenant, en outre, un élément de retour semi-circulaire, caractérisé par le fait que le chemin de roulement colporte derrière le plan d'appui des éléments roulants et ce, pour emp8cher un aplatissement nuisible des rouleaux, une surface d'appui y laissant subsister un petit espace inter PBdiafrs i. 2. Montage à rouleaux selon la revendication 1., caractérisé par le fait que le moyeu rainuré comporte des sections de chemin de roulement cunéiforme fixées par des éléments de serrage bloqués par des élément élastiques et que ces sections ont une paroi latérale supportant la rangée de rouleaux et à l'intérieur des rainures de la tige rotative, un chemin de retour et un bloc de retour comportant une surface d'appui . 3. Montage à rouleaux selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les rouleaux successifs de la rangée sont disposés perpendiculairement les uns par rapport aux autres et que a longueur des éléments roulants est inférieure à leur diamètre d'une valeur égale à l'aplatissement x de leur surface latérale en cas de surcharges. 4. Montage à rouleaux selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyeu rainuré comporte des sections de chemin de roulement de sections transversales cunéiformes, la rangée de rouleaux étant disposée entre ces sections de chemin de roulement et les parois latérales des rainures de la tige rotative. 5. Montage à rouleaux selon l'une quel conque des revendications 1, 2 et 4, caractérisé par le fait que le nombre des rangées de rouleaux disposées dans les rainures de la tige rotative est supérieur à un, de préférence deux, et que ces rangées de rouleaux sont mutuellement indé pendante s. 6. Montage à rouleaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les sections de chemin de roulement comportent des parois latérales parallêlea et que les éléments de serrage du fait de la forme cunéiforme des faces arrière, s'engagent de façon déplaçable dans le moyeu rainuré. 7. Montage à rouleaux selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyeu rai uré dirigeant la rangée de rouleaux dans les rainures de la tige rotative et la ramenant, par des rainures formées dans sa partie externe, dans les rainures de la tige rotative, ce Do- yeu rainuré étant avantageusement constitué par des éléments réunis mutuellement par des systèmes de serrage. 8. Montage à rouleaux suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que sur 1' extrémité polzgona- le de 1 'axe pénétrant dans la partie cylindrique interne de la tige rotative, reposent, par leur surface interne, des blocs qui, reliés par des éléments de serrage-avaatageusement bloqués par des éléments élastiques, forment un corps annulaire qui dirige la rangée de rouleaux dans ses rainures externes et qui, par des rainures de retour semi-circulaires et des chemins de retour internes, la ramène dans les rainures externes.