Brevet FR2343524A1 — publié le 19771007

La présente invention oono.rne un dispositif pour la formation de couronnes de fil métallique, en particulier de fil machine à la sortie d'un laminoir. Dans la description qui suit, on envisage le cas particulier de la mise en couronnes ou écheveaur du fil machine à la sortie d'un laminoir, lais il est entendu que l'invention n'est nullement limitée à cette application et qu'elle peut atre cmployée avantageusement dans toue les cas où l'on doit former des couronnes de fil métallique produit ou traité à vitesse élevés. Pour la réception du fil machine à la sortie d'un laminoir, on a dé utilisé depuis longtemps des bobineuses à enrouleur tournant, à l'ai- de desquelles on enroule le fil sachine soue forme de bobines compactes. Ces bobineuses classiques ont toutefois l'inconvénient de ne pernettre de recueillir le fil machine que jusqu'à la vitesse maximale d'environ 20 m/seconde, alors que les laminoirs modernes ont une vitesse de production qui atteint et dépasse fréquemment 40 m/seconde. Pour obvier 9 oette limitation, on a abandonné le système & enrouleur tournant, tout au moins pour les laminoirs fonctionnant à vitesse. élevées, et on s'est orienté vers la réception du fil machine par l'intermédiaire d'un dispositif de mise en forme de couronnes ou d'écheveaux, à savoir vers la réception du fil machine sous forme de couronnes à spires lâches et non plus sous forme de bobines compactes. Pour la formation desdites couronnes, on a utilisé les bobineuses Edenborn, ainsi dénommées, comprenant une tat. conique tournante formatrice de spires, munie d'un guide tubulaire dont l'extrémité d'entrée du fil machine est coaxiale à l'axe de rotation de ladite tete et dont l'extrémité de sortie est excentrée, en se trouvant sensiblement tangente la la base de la tête conique et légèrement inclinée vers le bas.La superposition du mouvement rotatif de l'extrémité de sortie du guide tubulaire au mouvement d'avancement propre du fil machine entraîne le dépêt lâche des spires, ce dépôt pouvant se faire sur un transporteur qui les entrains vers une son. de réception oh sont formées les couronnes ou se faire encore directement autour d'un enrouleur fixe pour former directement la couronne ou l'écheveau. Une bobineuse de ce type est décrite, par exemple, dans le brevet anglais n . 1.417.009 et dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n . 3.906.772 au nom du demandeur, auxquels on pourra se référer pour de plus amples détails. On considère en particulier, dans les brevets précités, le cas d'une réception de fil machine permettant d'éviter l'oxydation de ce dernier avant, pendant et après la formation des spires, ce qui est intéressant, par eremple, dans le cas du fil machine en cuivre qui s'oxyde facilement même aux températures relativement basses. L'axe de rotation de la tête formatrice de spires est vertical ou légèrement incliné par rapport à la verticale, de sorte que lesdites spires formées se disposent sur un plan horizontal ou sensiblement horisontal. Dans le cas d'une réception du fil machine sortant du laminoir à une vitesse de 40 m/seconde, et en supposant un diamètre des spires de 2 m, on obtient dans l'enrouleur une tombée de plus de six spires par seconde. On comprend, par suite, qu'aux vitesses élevées la formation d'une couronne s'achève rapidement, sans que l'on puisse passer à d'autres volumes et poids déterminés, et surtout qu'il surgit des problèmes connexes à la coupe du fil et au remplacement rapide de l'enrouleur plein par un enrouleur vide, du fait qu'il n'est pas possible d'arrêter la bobineuse. Le but fondamental de l'invention consiste précisément à résoudre les problèmes précités de façon satisfaisante, en réalisant un dispositif pour la formation de couronnes de fil métalliques en particulier de fil machine à la sortie d'un laminoir fonctionnant à vitesse élevée, tel que ce dispositii ait une structure qui permette un remplacement rapide de l'enrouleur plein sans aucune nécessité d'interrompre la formation des spires et sans difficultés dans la disposition des premières spires sur l'enrouleur vide Un autre objectif de l'invention consiste à réaliser un dispositif du type initialement défini ci-dessus qui fonctionne de façon entièrement automatique. Un autre objeotif de l'invention consiste encore b réaliser un dispositif du type précité, qui ne puisse pas avoir d'incidence sur ltopération normale de mise en couronnes, du fait qu'il n'entre uniquement en fonction qu'une fois le remplacement d'un enrouleur plein effectué. Lesdits objectifs ainsi que d'autres qui ressortiront mieux dans ce qui suit, sont atteints selon l'invention par un dispositif pour la formation de couronnes ou écheveaux de fil métallique, en parti lieur de fil machine à la sortie d'un laminoir, pouvant entre associé à une tête tournante formatrice de spires, et caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'interception des spires disposés sensiblement au-dessus de l'enrouleur destiné à la réception de la couronne, des moyens de tranchage du fil entre lesdits moyens d'interception et l'enrouleur, ainsi que des moyens d'actionnement associés respectivement auxdits moyens d'interception et audits moyens de tranchage du fil pour commander en succession l'opEration d'interception et de tranchage du fil. Avantageusement, lesdits moyens d'interception des fils sont constitués par un guide cylindrique dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe des spires formées et dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre des spires formées, et par au moins une paire de seoteurs mobiles dans un plan sensiblement perpendiculaire d l'axe du guide cylindrique, lesdits secteurs pouvant se déplacer entre une position extérieure au guide cylindrique et une position intérieure à celui-oi dans laquelle lesdits segments réduisent l'orifice de passage du guide cylindrique, en interceptant les spires Une réalisation de oe type permet d'intercepter les spires en un temps très faible, en créant en ême temps les conditions pour le tranchage consécutif du fil en aval sans interrompre la formation des spires en amont. Celles-ci continuent, en effet, à se former pendant tout le temps nécessaire pour exécuter le tranchage du fil en aval et le remplacement oonsScutif de l'enrouleur plein, en se trouvant provisoirement retenues par les secteurs qui forment des surfaces de support pour les spires. Selon une solution particulièrement avantageuse de l'inventions les moyens de tranchage du fil, prévus pour autoriser le remplacement de l'enrouleur plein, sont constitués par au moins deux organes de coupe sensiblement plans, mobiles l'un vers l'autre sur deux plans parallèles distincts et perpendiculaires à l'axe du guide cylindrique en dessous de celui-oi, les organes de coupe étant ohacun pourvu de surfaces frontales profilées de faBon à converger vers au moins une zone présentant des surfaces de coupe du fil et étant mobiles entre une position dans laquelle les surfaces frontales profilées définissent un orifice de passage pour les vires au soins égal à l'encombrement transversal desdites spires et une position d'engagement et de coupe du fil en regard des surfaces de coupe. Les surfaces frontales profilées sont de préférence sensiblement en forme de V, les sommets des V étant tournés dans des sens opposés et les surfaces de coupe étant disposées au voisinage des sommets des T. Par la réalisation conforme à l'invention, on obtient comme avantage de pouvoir effectuer également avec lesdits organes de coupe le positionnement du fil en vue de sa coupe, ledit fil venant se placer, après l'interception des spires en amont, suivant une hélice de forme très allongée de fagon entièrement fortuite dans ltespace compris entre les moyens d'interception et la dernière spire de la couronne terminée. Cette caractéristique entraine le problème de la coupe du fil sans en connaître la position exacte. En raison de la présence des surfaces profilées des organes de coupe de l'invention, en particulier par suit. des surfaces en V, on obtient tout d'abord le transport du fil dans la position de coupe prédéterminée quelle que soit va position initiale, puis la coupe proprement dite, l'ensemble de ces deux opérations étant réalisé par un unique mouvement des organes de coupe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la leoture des revendications et de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation, donnée à titre d'exemple préféré, toutefois nullement exclusif, en référence aux dessins annexés, donnée à titre indicatif, mais non limitatif, dans lesquels: La figure i représente une vue schématique d'un dispositif de l'invention, partiellement en coupe suivant un plan axial vertical, ledit dispositif étant montré dans une phase de fonctionnement intermédiaire; et La figure 2 représente une vue de haut des moyens de tranchage punis de soyens d'actionnement correspondants. En se référant auxdites figures, on peut voir que le dispositif pour la formation de couronnes de fil métallique selon l'invention est associé à une tête 1 formatrice de spires d'une bobineuse Idenborn, dont on n'a représenté que les éléments essentiels, du fait qu'elle ne constitue pas l'objet de l'invention.La tet. i de la bobineuse disposée à la sortie d'un laminoir non représenté, est supportée de façon b pouvoir pivoter par le support 2 par l'intermédiaire de moyens non représentés et est mise en rotation par un moteur éleotrique ou analogue , de même non représenté.Un guide tubulaire 3, solidarisé 8 la tête i et destiné à guider le fil métallique ou fil machine 4, présente une extrémité d'entrée du fil machine qui est coaxiale à l'axe de rotation de la tate 1 et une extrémité de sortie sensiblement tangente à la base de la titre i de fanon & déposer le fil machine suivant une hélice cylindrique, comme représenté dans la figure 1. Le dispositif de l'invention, indiqué dans son ensemble par 5, comprend un guide cylindrique 6 fixé au socle 7 du dispositif et ayant un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre des spires formées par la tête i. Le guide cylindrique 6 est disposé dans le sens de son axe vertical au-dessus de l'enrouleur fixe 8, sur lequel est formée la couronne 9. L'axe du guide 6 coincide sensiblement avec l'axe de rotation de la tête 1 et avec l'axe de l'enrouleur 8.Le guide cylindrique 6 présente en outre au moins une paire d'ouvertures 10, dans lesquelles sont mobiles des secteurs 11 correspondants, constituant les moyens d'interception proprement dits. Les secteurs il qui, suivant une forme de réalisation préférée, sont au nombre de quatre et sont uniformément espacés le long de la périphérie du guide cylindrique 6 (dans la coupe de la figure 1, on ne voit seulement que trois secteurs ainsi que les. ouvertures 10 correspondantes) sont articulés a des oreilles 12 du guide par l'intermédiaire d'axes 13 et sont mobiles depuis une position complètement à l'extérieur du guide 6, dans laquelle lesdits secteurs n'interfèrent pas avec les spires déposées par la tête 1, à une position d'interception des spires telle que montrée dans la figure 1, dans laquelle lesdits secteurs pénètrent dans le guide 6 en réduisant l'orifice de passage dudit guide et en créant des surfaces de support pour les spires qui continuent à se former pendant l'opération de coupe du fil successive et le remplacement de l'enrouleur 8 plein. Le mouvement des secteurs 11 est avantageusement simultané et, à cet effet, les secteurs il sont liés lécaniquement à un anneau 14 supporté pivotant à l'extérieur du guide 6, coaxialement à celui-ci. Plus précisément, les secteurs 11 sont reliés à l'anneau 14 par l'intermédiaire des bras de commande 15 présentant respectivement une extrémité articulée à l'anneau 14 et une autre extrémité articulée à l'un desdits secteurs il qui lui correspond, en un point ne coïncidant pas avec l'axe 13.La disposition ainsi obtenue est telle qu'une rotation de l'anneau 14 entraîne, si elle est effectuée dans un sens, la rotation simultanée des secteurs il dans le guide cylindrique 6 en position d'interception et, si on l'effectue dans l'autre sens, la rotation simultanée des secteurs il en position extérieure au guide 6. La rotation de l'anneau i4 peut entre avantageusement effectuée à l'aide d'un cylindre pneumatique dont le piston s'engage dans l'anneau 14, pratiquement tangentiellement à celui-oi. Le dispositif de l'invention comprend en outre des moyens de tranobage ou de coupe du fil, qui sont disposés entre les moyens d'interception des décrits ci-dessus et l'enrouleur 8. Ces moyens de coupe sont constitués, dans l'exemple représenté, par deux tôles planes 16, mobiles l'une vers l'autre sur deux plans parallèles distincts et perpendiculaires à l'axe du guide 6 juste en dessous dudit guide. Les ttles 16 sont guidées dans la paroi 17 du socle 7 et présentent des surfaces frontales profilées 18, de préférence en forme sensible de Y, convergentes vers une zone médiane où sont disposés les éléments de coupe 19 présentant les surfaces de coupe. La disposition des surfaces profilées 18 des deux tSles 16 est propre à définir, en position non active, un orifice de passage polygonal de dimensions au moins égales, nais de préférence légèrement supérieures, b l'encombrement des spires. Â cet effet, les sommets des surfaoes sensiblement en V sont tourné5 dans des directions opposées. En substance, l'orifice de passage polygonal eet pratiquement tangent au cercle défini par le guide cylindrique 6 du dispositif d'interception. Le rapprochement rapide des deux tôles 16 l'une vers l'autre peut être obteanu, par exemple, par une paire de cylindres pneumatiques 20 dont les organes mobiles 21 viennent en prise avec les tales 16 par l'intermédiaire d'équerre, 22 solidarisées auxdites tôles. Du fait que les surfaces de coupe agissent sur des plans parallèles, à l'instant de la coupe naît un moment de flexion qui tend à ouvrir les tales 16, ce qui a des répercussions négatives sur l'efficacité de la coupe. Pour éviter cet effet, l'une des tales présente, en regard de sa surface de coupe un appendice 23 en U, profilé pour recevoir la partie correspondante de l'autre tôle pendant la coupe, en empêchant l'effet de flexion. Le fonctionnement du dispositif de l'invention est le suivant. Pendant le dépôt normal des spires et la formation des couronnes, les moyens d'interception et les moyens de coupe sont en position propre à n ne pas former d'obstacle à la tombée des spires. Au moment du rempla- cement de l'enrouleur, une fois une couronne terminée, on actionne tout d'abord l'anneau 14 b l'aide du cylindre pneumatique correspondant, de façon à faire intervenir simultanément les moyens d'interception pour retenir provisoirement les spires qui continuent & outre formées, puis on actionne les cylindre, 20 des tales 1,6 pour positionner et ensuite couper rapidement le fil entre les spires rstenues et la dernière spire de la couronne terminée. L. mouvement des tales 16 entraîne une diminution progressive de l'orifice de passage défini entre les surfaces profilées 18 et le transport du fil le long de ces surfaces vers les organes de coupe 20 quelle que soit la position initiale du fil.En particulier, le profil des surfaces 18 sensiblement en V est tel que, pendant le rapprochement rapide des tales 16 et la superposition des surfaces profilées 18, l'angle formé par les côtés du V soit à chaque instant de nature b permettre le transport du fil sans "le pincera vers les sommets des V .ù sont disposés les éléments de coupe 19. Ceux-ci se trouvent,à la fin du rapprochement,en un point coïnoidant avec l'axe des spires. Les cylindres pneumatique. 20 dotés de piston. correspondants, sont avantageusement dimensionnés de façon à fournir une accélération suffisante pour faire acquérir aux tale. 16 une énergie cinétique nécessaire pour assurer le travail de coupe. Une fois la coupe du fil réalisée, on enlève l'enrouleur plein et on rejet un enrouleur neuf sous le dispositif. Â ce moment, après avoir retiré les tôles 16 en position inactive, ainsi que les secteurs 11, les spires précédemment accumulées sur lesdits secteurs il tombent alors sur le nouvel enrouleur en donnant lieu A une nouvelle opération de formation d'une couronne de fil. Le fonctionnement peut facilement être automatise en confiant le déclenchement des commandes envoyées aux cylindres pneumatiques de l'anneau 14 et des tales de tranchage 16 à un compte-spires calibré à la capacité maximale de l'enrouleur. L'automatisation du prooessus, qui peut également être étendue au remplacement des enrouleurs, en effectuant la translation et le relevage des enrouleurs à l'aide de pistons oléodynamiques est un faoteur important.En effet, pendant l'opération de renplacement de l'enrouleur plein, l'écoulement des spires en amont est interrompu par le dispositif d'interception et, par suite, en amont dudit dispositif viennent s'accumuler des spires à une vitesse notable, si bien que la reprise de l'écoulement des spires sur le nouvel enrouleur peut devenir problématique si l'accumulation est excessive. L'automatisation conjointe du remplacement des enrouleurs autorise une rapidité de fonctionnement plus grande et, par suites une accumulation de spires moindre, ce qui facilite l'amorçage d'une nouvelle opération de formation d'une couronne. Naturellement, il est possible d'améliorer l'exploitation de l'espace de l'enrouleur destiné à contenir la couronne de fil, en montant à cet effet l'enrouleur sur une table tournante de telle façon que l'axe de l'enrouleur soit excentré par rapport à l'axe des spires. De oette façon, on obtient une disposition orbitale des spires qui assure un coefficient de remplissage plus élevé. Il est encore prévu qu'au lieu d'être monté directement sous la tête formatrice des spires, comme représenté, le dispositif de l'invention peut également être disposé à la sortie d'un transporteur continu portant les spires qui 'T trouvent déposées par la tête formatrice des spires, c'est-à-dire b la sortie d'un équipement tel que décrit dans le brevet anglais n. 1.417.009 précité. Dans ce cas, on bénéficie également de l'avantage d'ompêcher l'oxydation du fil machine. La tête 1 peut, en outre Stre dotée do moyens pour l'extraction de la partie terminale du fil machine à la fin d'un cycle de laminage, par exemple corme décrit dans la demande de brevet italienne n . 20.723 A/76 au nom du demandeur, correspondant à la demande de 3revot d'Invention française N 77 05970 du ler Mars 1977. L'invention ainsi décrite est susceptible d'être mise en oeuvre suivant de nombreuses modifications et variantes, sans toutefois s'écarter de son cadre et son esprit. Ainsi, il est, par exemple, possible de donner également aux surfaces frontales profilées 18 des formes différentes de la forme polygonale ou en Vs en prenant en considération la fonction de transport dévolue à ces surfaces. En outre, il est également possible de prévoir plus de deux t8les de tranchage 16, par exemple quatre tôles, disposées mobiles suivant des directions orthogonales entre elles, avec pour avantage le fait de mieux guider le fil vers l'axe des spires ot il est destiné à être cisaillé.Dans ce Cas, il est possible d'utiliser deux des tales comme organes de Coupe, tandis que les deur autres servent simplement d'organes de guidage sans pour autant participer au tranchage. Il est également possible de réaliser deux tales à surfaces profilées en V dont les sonnets se trouvent non pas tournés dane des sens opposés comme décrit ci-dessus, mais face à face, les éléments de coupe étant disposés au voisinage des extrémités libres dea V. Avec une telle disposition, le guidage du fil se trouve de toute façon assuré de part et d'autre de l'axe des tales dans l'un des orifices définis par les surfaces profilées lorsque lesdites tales se trouvent rapprochées de la position complètement extérieure à celle de coupe. Dans ce cas, les tales de tranchage ont également des surfaces latérales parallèles au sens du mouvement en regard des éléments de coupe pour retenir le fil en phase de coupe. Le dispositif décrit peut, en outre, store adjoint d'une manière avantageuse à des laminoirs ne fonctionnant pas aux vitesses élevées. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour la formation de couronnes ou écheveaux de fil métallique, en particulier de fil machine à la sortie d'un laminoir, destiné à fonctionner en combinaison avec une tate tournante formatrice de spires, et caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'interception des spires disposés sensiblement au-dessus de l'enrouleur destiné à la réception de la couronne, des moyens de tranchage du fil entre lesdits moyens d'interception et l'enrouleur, ainsi que des moyens d'actionnement associés respectivement auxdits moyens d'interception et audits moyens de tranchage du fil pour commander en succession l'opération d'interception et de tranchage du fil. 2) Dispositif selon la revendication I, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'interception des spires sont constitués par un guide cylindrique à axe sensibleeent parallèle à l'axe des spires et à diamètre légèrement supérieur au diamètre des spires formées, et par au moins une paire de secteurs mobiles dans un plan sensiblement perpendiculaire i l'axe dudit guide cylindrique, lesdits secteurs pouvant se déplacer entre une position extérieure audit guide cylindrique et une position intérieure à celui-ci dans laquelle sse8 secteurs réduisent l'orifice de passage dudit guide cylindrique, en interceptant les spires. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits secteurs sont articulés audit guide cylindrique suivant des axe. parallèles à l'axe dudit guide et peuvent être indroduits dans ledit guide à travers des ouvertures passantes dudit guide, lesdits secteurs étant liés mécaniquement entre eux par l'intermédiaire d'un anneau d'actionnement supporté pivotant à l'extérieur dudit guide cylindrique coaxialement à celui-ci et relié de façon à pouvoir être actionné à des moyens d'actionnement correspondants, lesdits secteurs étant reliés audit anneau par l'interposition de bras de commande présentant respectivement une extrémité articulée audit anneau et l'autre extrémité articulée à l'un desdits secteurs correspondant en un point 7 ne coïncidant pas avec l'axe d'articulation dudit secteur par rapport audit guide cylindrique. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens de tranchage du fil sont constitués par au soins deux organes de coupe sensiblement plans, mobiles l'un vers l'autre sur deux plans parallèles distincts et perpendiculaire. à l'axe dudit guide cylindrique en-dessous de celui-ci, lesdits organes de coupe présentant chacun des surfaces frontales profilées convergeant vers au moins une zone présentant des surfaces de coupe du fil ét étant mobiles entre une position dans laquelle lesdites surfaces profilées définissent un orifice de passage des spires au moins gal b l'encom- brement transversal des spires et une position de prise et de coupe du fil en regard desdites surfaces de coupe. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdites surfaces frontales profilées sont sensiblement en forme de V dont les sommets sont tournés dans des sens opposés et dont les surfaces de coupe sont placées au voisinage des sommets des V. 6) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdites surfaces frontales profilées sont sensiblement en forme de V dont les sommets sont tournés face à face et dont les surfaces de coupe sont plaoées au voisinage des extrémités libres des V, lesdits organes de coupe ayant des surfaces latérales parallèles au sens du mouvement desdits organes au voisinage desdites surfaces de coupe pour maintenir le fil pendant la coupe. 7) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'undesdits organes de coupe sensiblement plans présente on regard des surfaces de coupe, un appendice sensiblement en forme de U pour accueillir l'autre desdits organes de coupe pendant l'opération de coupe.