Brevet FR2255575A1 — publié le 19750718

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour déterminer la largeur de l'interstice entre des cylindres, en particulier entre deux cylindres tournants. On sait que, dans des laminoirs destinés à la fabrication de bandes et de tôles metalliques, 11 interstice entre cylindres est mesure suivant leprincipe de l'induction électromagnétique ("Aluminium", 45, 1969, NO 10, pages 634 à 640 Klepzig Fachberichte, 78, 1970, NO 10, pages 526 à 5353. La mise en oeuvre de telles méthodes de mesure nécessite toutefois un usinage au tour, sur les cylindres, de surfaces de portée spécialement ajustées pour le logement sans jeu des bagues de mesure équipées de paliers lisses ou de roulements.Un usinage de ce genre est neanmoins très difficile ou même totalement impossible à effectuer sur des cylindres de calandrage utilisés en particulier pour le travail de matières plastiques, car ces cylindres sont munis de dispositifs de chauffage ou de refroidissement par un agent qui doit circuler le plus près possible au-dessous de la surface des cylindres en vue de l'obtention d'une transmission optimale de la chaleur. Pour cette raison, les procédés de mesure suivant le principe connu n'ont pas trouvé application dans la technique du calandrage des matières plastiques. Lors de la fabrication de feuilles en matière plastique, on a donc renoncé jusqu'à présent à une mesure directe de 11 interstice entre cylindres. En général, on se contente de mesures de l'épaisseur des feuilles en aval de l'interstice de laminage. Il peut s'agir de mesures d'épaisseur usuelles, par exemple suivant le procédé par radioscopie ; l'épaisseur peut être mesurée aussi sur le cylindre de calandrage par application du principe de rétrodiffusion de rayons radio-actifs. La position de tous les autres cylindres réglables et la largeur de leurs interstices ne peuvent être modifiées que suivant des valeurs expérimentales. Une telle détermination indirecte de la largeur de l'interstice, basée sur une mesure de ltépaisseur de la nappe de matière plastique en circulation, comporte toutefois de grandes sources d'erreurs, inacceptables pour la pratique moderne. En raison des effets de rappel dépendant du matériau de la masse laminée ainsi que des différences d'écoulement de la masse, il n' existe pas de relation linéaire entre ltépaisseur de la nappe et la largeur de l'interstice de laminage précédent ; dans une telle deotermination interviennent en effet des paramètres tels que la température, le comportement à ltécoulement, la nature et la composition de la masse plastique calandrée, etc. La mesure de l'epaisseur de la nappe ne donnc donc pas d'indication directe et exacte au sujet de la valeur absolue de la largeur de l'interstice, mais seulement une relation plus ou moins empirique.Si l'on veut utiliser ltécart entre ltépaisseur ainsi mesurée de la nappe et une valeur de consigne comme signal de régalage en vue d'un réajustement continu de la position du dernier cylindre de calandrage, il existe un temps mort important dû à la distance séparant le lieu de mesure du lieu de réglage, de sorte que la régulation ne peut pas se dérouler de façon optimale. Pour une commande exacte des processus de laminage, en particulier de calandrage de matières plastiques, qui comportent presque toujours plusieurs interstices entre cylindres, il est nécessaire de connaître aussi exactement que possible la largeur de chaque interstice, et non, comme jusqu'à présent, la largeur approximative du dernier interstice en direction de circulation de la matière. Le besoin se faisait donc sentir d'un procédé et d'un dispositif correspondant, qui permettent la détermination exacte en service de la valeur effective de l'interstice de laminage, sans néeessiter d'intervention mécanique sur le cylindre lui-meme. L'invention a pour objet un procédé de détermination et de reglage de la largeur d'un interstice de laminage entre un cylindre et un élément de machine formant un interstice avec le cylindre, procédé qui est caractérisé en ce que, dans chacune des parties d'entrée et de sortie de l'interstice, on amène en contact avec les surfaces formant l'interstice, au moyen d'une tête de palpage, au moins un élément palpeur, et qu'on mesure la distance entre les éléments palpeurs ou les têtes de palpage dans les parties d'entrée et de sortie. L'invention a pour objet également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, qui est caractérisé par le fait qu'au moins deux têtes de palpage faisant partie de deux éléments palpeurs sont montées sur un guidage de façon à pouvoir se déplacer l'une par rapport à l'autre, au moins une tête de palpage ou un élément palpeur étant muni d'un appareil qui maintient à une valeur minimum la distance entre les têtes de palpage ou les éléments palpeurs, et en ce qu'il est prévu un appareil pour mesurer la distance entre les deux têtes de palpage ou éléments palpeurs. Grâce à l'appareil, par exemple un ou plusieurs ressorts, soufflets, organes hydrauliques ou pneumatiques, etc., qui assure l'ajustement permanent des têtes de palpage, ou des éléments palpeurs, à la distance la plus faible fixée par les conditions géométriques, et par une mesure de cette distance (a), on-peut calculer par des relations géométriques la valeur absolue de la largeur (d) de l'interstice. Les plans déterminés par les points de contact des deux têtes de palpage avec les surfaces formant l'interstice sont disposés de préférence symétriquement, en particulier parallèlement au plan vertical de symétrie de l'interstice. Les surfaces formant l'interstice sont constituées, de préférence, par deux cylindres. Ces cylindres peuvent avoir un diamètre égal ou des diamètres différents. Outre la distance mesurée (a) entre les têtes de palpage ou les éléments palpeurs, on doit connaître les rayons Rl et R2 des deux cylindres, ainsi que les dimensions géométriques des deux éléments palpeurs.Dans le cas simple, où les deux cylindres ont le même rayon (R1 : R2 = R) et où les deux éléments palpeurs contiennent, comme organes de palpage proprement dits, des pièces de révolution, par exemple chacun un galet ou une bille de rayon (r) égal (Fig. l), on a la relation largeur d'interstice d = On peut toutefois mesurer également des largeurs d'interstice (d) entre un cylindre et une autre surface formant un interstice, par exemple un plan. La relation valable alors (fig. 2) est * largeur d'interstice d = Les éléments palpeurs amenés en contact avec les surfaces formant l'interstice peuvent posséder des configurations géométriques variées et sont, de préférence, géométriquement identiques. Un ou plusieurs éléments palpeurs peuvent contenir aussi, par exemple, deux galets ou deux billes servant d'organes de palpage et établissant chacun le contact avec l'une des surfaces formant l'interstice. Pour une telle "portée en deux points" il est nécessaire d'amener supplémentairement le guidage en une position définie perpendiculairement à l'axe du cylindre, de façon que tous les points de contact se trouvent sur un plan, perpendiculaire, lui-même à l'axe du cylindre. Une "portée en trois points", par exemple trois galets ou billes dans chaque élément palpeur s'est avérée comme étant particulièrement favorable car le guidage su ajuste alors de lui-même dans la position désirée lorsqu'il existe dés possibilités de mouvement appropriées, de sorte que la mesure est effectuée toujours sur-les mêmes circonférences du cylindre (figure 3). Pour ce cas, la relation qui s'applique est largeur d'interstice d = et, pour des cylindres de rayons R1 et R2 inégaux (figure 4), la relation largeur d'interstice d = Sous sa forme préférée, la portée en trois points est constituée par trois organes palpeurs disposés l'un par rapport à l'autre en un trianglewavantageusementen un triangle isocèle, sur une tête de palpage. Celle-ci est une partie essentielle de l'élé- ment palpeur. Lorsque les organes palpeurs sont disposés en forme d'un triangle isocèle, il est avantageux que les deux organes palpeurs placés sur la base du triangle touchent l'une des deux surfaces formant l'interstice, et que le troisième organe palpeur touche l'autre de ces deux surfaces. Si l'on observe en direction de l'axe du guidage les triangles définis par deux portées en trois points à l'entrée et à la sortie de l'interstice, les triangles peuvent être en coincidence ou être disposés "sur vide". Etant donné que les cylindres, en particulier ceux de calandres pour l'élaboration de matières plastiques, doivent être généralement rectifiés très exactement et présentent souvent une surface externe finement polie, les organes palpeurs doivent établir le contact avec le cylindre de façon à éviter toute détérioration mécanique, aussi faible qu'elle soit. les formes tournantes ou roulantes sont donc particulièrement appropriées. Il peut s'agir de corps de révolution tournant autour d'au moins un axe, notamment de combinaisons de trois galets (figure 5), ce qui conduit il est vrai à un contact linéaire et non ponctuel avec les surfaces formant l'interstice, mais suffit en général pour les conditions de précision imposées en pratique. Une combinaison du même genre peut être constituée par un galet plus étroit et un galet plus large, la partie médiane de ce dernier étant décolletée et n'établissant plus de contact (voir la figure 6). Conviennent particulièrement aussi, par exemple, des combinaisons de trois billes roulant dans des logements en forme de cuvettes (figure 7). Il est possible toutefois d'utiliser également comme organes palpeurs des éléments non roulants, rigidesssqui sont alors avantageusement arrondis et munis d'un revêtement résistant à llusure, accroissant la faculté de glissement et, le cas échéant, stable à la température, par exemple d'un revêtement de polytétrafluoréthylène. Comme exemple de tels organes palpeurs, on peut citer une tête de palpage en forme de pyramide à trois faces, qui peut être droite ou oblique, ou encore des combinaisons de trois barres disposées en forme d'une telle pyramide ; dans ce cas, les parties s' appliquant sur les surfaces formant l'interstice doivent être arrondies. Dans une forme de réalisation particulièrement simple de l'invention, un élément palpeur est fixé rigidement au guidage et indique en même temps le point de zéro pour la mesure de la distance. En ce qui concerne I'autre élément palpeur il peut être monté mobile sur le guidage si la tête de palpage correspondante est réunie elle-même rigidement à cet élément palpeur, ou il peut entre fixé pareillement sur le guidage sans se déplacer axialement, si la tête de palpage correspondante est ancrée de façon à se déplacer axialement avec les autres parties de l'élément palpeur (voir la figure 8). Cette règle est valable dans le même sens pour plusieurs éléments palpeurs ou têtes de palpage. L'agencement constructif du guidage peut être très varié : il peut stagir d'une ou de plusieurs barres, une forme de réalisation avec au moins deux barres comme éléments de liaison étant favorable pour des raisons de stabilité et de guidage. Dans un mode d'exécution préféré, l'axe du guidage est disposé parallèlement à l'axe joignant au moins deux têtes de palpage qui se font visà-vis, Si des conditions de place, de construction ou de technique de mesure le nécessitent, ces deux axes peuvent toutefois former un angle entre eux.Suivant l'orientation et la disposition des éléments palpeurs utilisés, l'axe du guidage, les axes d'au moins deux éléments palpeurs se faisant vis-à-vis et l'axe joignant au moins les deux têtes de palpage correspondantes, forment de préférence un rectangle, le cas échéant un trapèze, un parallélogramme ou un quadrilatère scalène. Lorsqu'au moins deux éléments palpeurs se faisant vis-à-vis sont fixés sur le guidage, la mobilité nécessaire est conférée à la tête de palpage associée à au moins un élément palpeur, par un élément de guidage,~assuJetti à cet élément palpeur et sur lequel la tête de palpage se déplace axialement. L'élément de guidage est monté, de préférence, dans le prolongement de l'axe médian fictif des deux têtes de palpage se faisant vis-à-vis, est-à-dire que son axe est pareillement perpendiculaire au plan médian fictif normal à l'interstice. L'extrémité de cet élément de guidage établit avantageusement, en même temps, le contact pour l'appareil mesurant la distance > ou donne un point de mesure de cette distance. L'élément de guidage contient également l'appareil dont il a été question plus haut, qui assure en permanence le maintien des têtes de palpage à la distance minimum fixée par les données géométriques. Pour des cylindres à axes parallèles, ou pour un cylindre à axe parallèle à une surface plane ou courbe, les têtes de palpage, dans les dispOsitions sus-décrites, étabissent, en raison de leur forme géométrique, un contact surA avec les surfaces délimitant l'interstice. En pratique, il se produit toutefois souvent de petits écarts dans le parallélisme des axes. Pour compenser de tels écarts, il est judicieux qu'au moins une tête de palpage soit réunie par une articulation aux autres parties de l'élément palpeur. Au moins un élément palpeur ou tête de palpage mobile axialement est accouplé à l'appareil mesurant la distance qui le sépare de l'élément palpeur ou de la tête de palpage lui faisant vis-à-vis. Pour cette mesure3 on peut utiliser différents procédés et appareils connus en soi. La mesure et/ou ltenregistrement peuvent être effectués, par exemple, au moyen de capteurs optiques de distance > par projection sur un écran, le cas échéant avec indication simultanée d'une échelle, ou par voie photographique.La mesure de distance a lieu de préférence par des moyens qui sont aptes à convertir, de manière connue en soi, la variation d'un parcours en une variation d'une gran deur électrique, telle qu une résistance, une tension, une capacité, une inductance, etc., par exemple au moyen dun capteur de distance par induction sans contact. Tous ces procédés de mesure se prêtent à des opérations de mesure, tant discontinues que continues. Le signal obtenu à partir des mesures optiques ou électriques précitées est amené en vue d'un enregistrementoonti nu,le le cas échéant après amplification, à un instrument enregistreur, par exemple à un scripteur, ou à un appareil indicateur, tel qu'un voltmètre ou un ampèremètre en vue d'une mesure et d'une lecture discontinues. Suivant le procédé et avec le dispositif conformes à l'invention, la mesure de largeur de l'interstice peut être effectuée aussi de façon que le signal obtenu soit utilisé directement pour réajuster et corriger la largeur de l'inters- tice. Dans ce cas, le signal obtenu est amené comme valeur effective à un circuit de réglage et y commande un signal de manoeuvre pour un organe de réglage monté à la suite, par exemple pour un moteur qui, par l'intermédiaire d'une tige filetée, de réglage, ajuste l'interstice par un déplacement des surfaces qui le délimitent. Pour convertir en une valeur absolue de la largeur d'interstice d, en passant par les relations géométriques citées, la distance directement mesurée entre deux têtes de palpage se faisant vis-à-vis, on peut utiliser des graduations convenablement étalonnées. Cette méthode est intéressante dans tous les cas où la mesure est effectuée avec l'instrument toujours sur les mêmes interstices de laminage ou sur des interstices entre cylindres de même diamètre. Si le lieu de la mesure est reporté fréquemment sur des interstices de laminage différents, il est toutefois plus judicieux d'utiliser des tableaux ou des courbes d'étalonnage, car le ou les rayons des cylindres peuvent être introduits dans la relation d'étalonnage considérée. Des mesures de largeur d'interstice sont effectuées souvent sur des cylindres chauffés. Des différences de température importantes entre les cylindres et le dispositif selon l'invention peuvent être d l'origine d'erreurs de mesure. Pour cette raison, il est avantageux d'équiper d'appareils per mettant de tempérer, notamment le guidage et, le cas échéant, les éléments palpeurs, ainsi que le convertisseur des valeurs mesurées. Le procédé conforme à l'invention offre dtimpor- tants avantages pour les opérations de laminage. Sans aucun changement de construction, il est possible d'effectuer un déplacement quelconque des cylindres pour régler l'interstice de laminage à.la largeur définie désirée et éventuellement d'indiquer ou d'enregistrer chaque déplacement, ce qui permet une surveillance ininterrompue de l'opération de laminage. En ce qui concerne la largeur de l'interstice, on peut par conséquent maintenir des conditions de travail constamment reproductibles, d'où une amélioration de la qualité des produits.Des dérangements involontaires de la largeur de l t interstice de laminage, exerçant une influence négative sur la qualité du produit et provoqués par exemple par un fau -rond des cylindres, peuvent être signalés instantanément. La mise en place dtun appareil d'équilibrage de température permet une détermination simple et exacte de la largeur de l'interstice, même sur des cylindres chauffés. Dans sa forme de réalisation avec enregistrement et réglage éventuel, le dispositif selon l'invention ne nécessite pratiquement pas de surveillance. Pour le réglage dont le lieu de manoeuvre est constitué par l'interstice de laminage, on obtient un comportement optimal dans le temps, du moyen de transmission, du fait que le lieu de mesure est au voisinage immédiat du lieu de manoeuvre.Le dispositif conforme à l'invention peut être réalisé de manière à permettre une détermination simple en un court laps de temps de toutes les largeurs de l'interstice entre cylindres d'un train de laminoirs complet, avec un instrument maniable et facile à transporter. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment 11 invention peut être réalisée. La figure i représente la relation géométrique utilisée pour la conversion, avec deux cylindres d'égal diamètre (rayon R) et avec deux galets comme organes palpeurs. La figure 2 montre la relation valable pour un interstice -de laminage entre un cylindre et un plans chaque organe palpeur utilisé étant constitué de nouveau par un galet. La figure 3 montre les conditions et la relation géométrique valable pour deux cylindres de même diamètre, et la figure 4 pour deux cylindres de diametre différent et deux têtes de palpage comprenant chacune comme organes palpeurs deux galets d'égal diamètre (rayon r). Les figures 5, 6, 7 représentent des têtes de palpage. Les figures 8 et 9 montrent une forme de réalisation de l'ensemble du dispositif selon 1 t invention, respectivement en plan et en élévation latérale. La figure 10 représente une autre forme de réalisation en élévation latérale. Le dispositif est constitué par un élément palpeur, fixé rigidement sur un guidage, avec une tête de palpage 1 qui contient comme organes palpeurs trois galets la, lb, lc disposés en triangule, et avec une autre tête de palpage 2 formée pareillement de trois galets 2a, 2b, 2c disposés en triangle, cette dernière tête de palpage 2 étant reliée par un élément -de guidage 6 à un support 4 de manière à pouvoir se déplacer axialement et tourner. Avec deux pièces 3 et 4, les deux têtes de palpage 1 et 2 constituent deux éléments palpeurs se faisant vis-à-vis qui, dans cet exemple de réalisation, sont rendus solidaires d'un guidage 5 formé essentiellement de deux tubes minces.L'élément de guidage 6 porte un soufflet 7; destiné à maintenir constamment les têtes de palpage à la distance la plus faible possible suivant les conditions existantes, La face de l'élément de guidage opposés à la tête de palpage est en contact, par son extrémité aplatie, avec un doigt palpeur 8 faisant partie d'un convertisseur de valeur mesurée 9. Dans l'exemple représenté ce convertisseur 9 est un transformateur différentiel, dont le noyau mobile porte sur un axe le doigt palpeur 8. Le convertisseur de valeur mesurée est fixé sur le guidage 5 par un autre support 10. Le dispositif contient en outre des traversées pour amener un agent d'équilibrage de température au guidage (il), à l'élément de guidage (12) et au convertisseur de valeur mesurée (13). Dans la vue en élévation latérale sont indiqués de plus, en traits mixtes, les deux cylindres W1, W2 délimitant l'interstice ; les deux tubes du guidage 5 sont placés latéralement à l'extérieur de l'interstice. La figure 5 montre en élévation de face la combinaison, utilisée comme tête de palpage, de trois galets de mesure la, lb et lc. La figure 6 représente une variante du système à trois galets, avec un galet large id décolleté au milieu et un galet étroit le. La tête de palpage selon la figure y est formée d'une combinaison de trois billes 14 maintenues dans un logement 15 qui-les entoure en demi-cuvettes ; on voit également le support correspondant 3 et, en coupe, le guidage 5 y faisant suite et formé de deux tubes. La figure 10 montre en élévation latérale une autre forme de réalisation du dispositif selon l'invention. Comme précédemment, une tête de pal page avec trois organes palpeurs, constitués par des billes 14 maintenues dans un logement 15, est rendue solidaire du guidage 5 par l'intermédiaire d'un support 3, tandis que l'autre tête de palpage, avec les billes 14 maintenues dans un logement 15, est réunie élastiquement, par son élément de guidage 6, à l'autre support 4 qui est fixé pareillement sur le guidage 5 ; l'élément de guidage porte de nouveau-un soufflet 7. En raison de la liaison élastique, 1'ensemEle de l'élément palpeur 14, 15, 6 peut se déplacer sur le guidage 5, lequel porte en même temps une graduation 16 pour la lecture directe de la course indiquée par un repère assujetti à l'élément de guidage 6. R E V E N N D I C AT T I O N-S 1. - Procédé de détermination et de réglage de la largeur de l'interstice entre un cylindre et un autre organe de machine formant un interstice avec le cylindre , ledit procédé étant caractérisé en ce que, dans chacune des parties d'entrée et de sortie de l'interstice, on amène en contact avec les surfaces formant l'interstice, au moyen d'une tête de palpage, au moins un élément palpeur, et on mesure la distance entre les éléments palpeurs ou les têtes de palpage dans les parties d'entrée et de sortie. 2.- Procédé selcn la revendication 1, caractérisé en ce qu'avec la valeur mesurée on ajuste la largeur de l'inters- tice, de manière connue en soi, en utilisant un circuit de réglage 3.- Dispositif pour la mise en ceuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux têtes de palpage faisant partie de deux éléments palpeurs sont montées sur un guidage de façon à pouvoir se déplacer l'une par rapport à l'autre, au moins une tête de palpage ou un élément palpeur étant muni d'un appareil qui maintient à une valeur minimum la distance entre les têtes de -palpage- ou les éléments palpeurs, et en ce qu'il est prévu un appareil pour mesurer la distance entre les deux têtes de palpage ou éléments palpeurs. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les têtes de palpage contiennent chacune trois organes palpeurs, disposés l'un par rapport à l'autre en un triangle. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le triangle formé par les organes palpeurs est isocèle. 6.- Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les organes palpeurs sont des corps de révolution tournant autour d'au moins un axe et en ce qu'au moins une tête de palpage est reliée au support de ltélément palpeur par un élément de construction approprié, de manière à pouvoir tourner. 7.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'appareil mesurant la distance contient des moyens aptes à convertir, de manière connue en soi, la variation d'un parcours en une variation d'une grandeur électriqr 8.- Dispositif selon la revendicaticn 3, caractérisé en ce qu'il contient des appareils d'équilibrage de température.