Brevet FR2423297A1 — publié le 19791116

La présente invention concerne une machine à couper à lames rotatives apportant des perfectionnements aux machines à couper à lames rotatives et plus particulièrement aux systèmes de coupe à lames tournantes qui cisaillent et séparent des barres avançant à très grande vitesse. La difficulté de concevoir un système pour couper les barres sortant d'un laminoir ou d'ailleurs, et avançant à une vitesse très élevée, est bien connue. Concevoir un dispositif permettant de trOnçon~ ner les barres en améliorant l'ope'ration de coupe constitue un autre problème. Il était urgent de mettre au point un tel dispositif compte tenu de la nécessité évidente d'améliorer les carac téristiques des équipements existants dans la technique actuelle et en particulier dans celle du laminage. Il est connu que l'obstacle fondamental qui empêche d'augmenter la vitesse de fonctionnement de ce type de machine est celui des chutes de barres et/ou leur coupe à la bonne longueur, et leur séparation au fur et à mesure qu'elles avancent. Cette nécessité n'est évidemment pasoeulement ressentie avec ce type d'équipement, mais aussi avec d'autres dispositifs similaires et d'autres matériaux comparables, y compris les fils métalliques. La limitation de la vitesse maximale des machines à couper rotatives à coupe latérale existantes dépend du fait que ces machines ont un fonctionnement cyclique, c'est-àdire que les lames sont maintenues au repos dans une zone d'attente à l'écart de l'axe de passage de la barre, qu'elles sont accé lérées sur un signal pré-déterminé, et qu'elles sont amenées à effectuer la coupe avec#une vitesse périphérique égale à la vitesse de déplacement de la barre, puis décélérées et ramenées au point mort d'attente pour être relancées en vue d'une nouvelle coupe, etc... Cette solution est basée sur la nécessité réelle qu'il y a d'effectuer la coupe de la barre au moment choisi et à l'emplacement choisi. Actuellement, cette technique emploie presque exclusivement ces types de lames tournantes. D'autres types existants ne sont pas très souvent utilisés du fait de leur coût trop élevé et surtout parce qu'ils ne sont pas très pratiques. Ces premiers types de machines à couper à lames tournantes comportent généralement un moteur électrique relié à un volant tournant sans interruption, qui, grâce à un embrayage, transmet directement le mouvement aux lames pour effectuer la coupe ; un frein est ensuite utilisé pour immobiliser la lame au point mort, mais ceci peut être obtenu grâce à une solution plus perfectionnée, c'est-à-dire à l'aide d'un moteur auxiliaire pour le changement de phase et d'un embrayage auxiliaire dont un exemple est donné dans le brevet italien du même inventeur, enregistré en Italie le 15 janvier 1977 sous le N0 83307 A/77, et qui décrit parmi d'autres une méthode particulière plaçant le point d'attente immédiatement en aval de la zoné de coupe. Ladite invention offre déjà une solution permettant des vitesses élevées pour l'objectif ci-dessus décrit, mais prévoyant des dispositifs spéciaux dans les zones d'accélération et de décélération c'est-à-dire pour sélectionner le point mort d'arrêt de mise en attente et de relance pour chaque nouvelle coupe. Cependant, il est bien connu que si l'on arrive à augmenter la vitesse périphérique dela lame grâce à de tels dispositifs, cette augmentation a une limite qui dépend des efforts impo#rtants introduits par les brusques accélérations et décélérations. Donc, si l'on veut augmenter la vitesse, le problème à résoudre en utilisant les solutions décrites plus haut devient tel qu'il décourage les constructeurs de réaliser une machine de ce type augmentant la vitesse. La présente invention se propose de fournir une machine à couper à lames rotatives permettant aussi bien d'augmenter la vitesse périphérique de la lame que de limiter l'augmentation de la masse inerte à entraîner en rotation même si en pareil cas, il faut sacrifier une part importante de la puissance de tranmission du fait, par exemple, des frottements plus importants, ce qui demanderait seulement une augmentation de la transmission et un moteur d'entraînement à puissance très élevée qui serait plus que justifié par l'augmentation de la vitesse de la lame qui en résulterait. Un autre objectif de l'invention est l'obten- tion d'une opération de coupe améliorée. L'invention concerne une machine à couper à lames rotatives, composée de deux lames opposées l'une de l'autre portées et entraînées par une roue dentée secondaire à la sortie de l'arbre de support des lames des machines à couper classiques, roue dentée secondaire elle-même entrainée par une roue dentée principale centrale. Suivant un premier objectif, la lame tournante est en rotation montée à l'extrémité d'un bras principal sur un axe secondaire périphérique à l'extrémité dudit bras principal, lequel tourne également sur un axe principal avec la particularité que les deux rotations s'effectuent dans le même sens, c'est-àdire que les deux éléments tournent soit dans le sens horaire en un temps donné, soit dans le sens anti-horaire en un temps donné. Le fil de la lame se déplace donc suivant une trajectoire épicy cloldale. Il apparat t immédiatement que, du fait de cette combinaison, l'importance des masses tournantes est réduite par rapport à un système rotatif simple avec lequel on obtient la meme vitesse périphérique avec le plus grand rayon extérieur de l'axe de la rotation centrale principale, comme expliqué ci-après. En fait, avec ce système, une partie de la masse ne se trouve pas toujours à une distance constante de l'axe de rotation central principal, mais les masses se déplacent néanmoins alternativement vers la périphérie et vers le centre de rotation. Pour avoir un équivalent des masses avec le système classique, on peut se rapporter à un rayon tournant, en général équivalent à la distance entre les deux centres de rotation avec l'avantage pour la présente invention que la coupe est effectuée juste au moment où la vitesse périphérique maximale du bord tranchant de la lame est atteinte, c'est-à-dire au moment où elle se trouve à la distance maximale de l'axe de rotation principal central (centre de l'épicycloMe). En réponse au deuxième objectif, on a la possibilité de régler la rotation de la paire de lames opposées de sorte qu'elles soient toujours dirigées dans le sens de la coupe, perpendiculairement à la barre à couper. Cet objectif est rempli par un rapport d'engrenage spécial de la roue dentée secondaire planétaire, et plus particulièrement, par l'insertion d'un pignon ou d'une troisième roue dentée entre la roue dentée principale centrale et la roue dentée dite secondaire. Le dispositif comprend donc : la lame fixée par clavette sur une roue dentée secondaire qui tourne elle-même comme une roue planétaire, engrenée sur une roue dentée principale centrale menante, coaxiale à l'axe principal du système, grâce à un bras porteur tournant autour dudit axe central principal. Selon la présente invention, on peut simplifier en fixant cette roue dentée principale, ou menante, sur le châssis de la machine ou en la montant de façon à ce qu'elle tourne indépendamment ; dans ce cas, elle devient la roue d'entraînement et peut donc rester fixe comme dans le premier cas. Dans le premier cas (roue d'entraînement fixe), si (R) est le rayon moyen de la roue principale, (r) le rayon de la roue planétaire et (V1 = rW") la vitesse périphérique du centre périphérique de rotation de la roue planétaire et en conséquence, de l'axe correspondant de la lame solidaire, la vitesse anqulaire relative de la lame dela roue planétaire est et dans ce cas précis, la vitesse du bras porteur de l'axe de la roue planétaire et de la lame sera représentée par Si le bras de la lame est égal à (r) le tranchant coupe à un instant donné avec un rayon tournant dans le prolongement de l'axe principai égal à (R + 2r) en s'identifiant à l'épicycloide normal.Dans ce cas, une comparaison avec la rotation angulaire du bras porteur de la lame dans le système classique, faite dans les mêmes conditions, donnerait : - avec la solution classique, une vitesse V2 = Wt (R + 2r > , - avec la solution de la présente invention, dans le cas spécifique de ltépicycloìde normal, un point de distance (R + 2r) par rapport à l'axe principal au moment de la coupe, on a une vitesse représentée par la vitesse de rotation périphérique de la lame sur la périphérie par rapport au centre périphérique de V1, ctest-à-dire : V3 = 2rW" = 2V1 = 2Wt (R + r) = Ww (2R + 2r).Donc, si le rayon était égal à (R = r), il y aurait un accroissemènt de vitesse égal à AV nv =# iL = 1,3 ce qui équivaut à 33,3 %, tandis V2 3 que si l'on prenait pour hypothèse (R r,on aurait un accroissement de 50 %, avec R = 3r, un accroissement de 60 % et avec R = 4r, un accroissement de 66,6 % ; on aurait ainsi comme résultat avec r#o, une entrée de 100 %, ce qui équivaudrait à doubler la vitesse. Cependant, pour rester dans un domaine pratique, il est très acceptable d'obtenir un accroissement de vitesse de ltor- dre de 50 %. Ce rayon préférentiel peut entraîner un rayon tournant de la lame, supérieur à celui de la roue dentée secondaire, et donc un déplacement épicycloidal plus long, ce qui permettra un accroissement supplémentaire de la vitesse de coupe instantanée de la lame ; par exemple, dans le cas de R = 4r, avec un allongement du bras de la lame de 1 à 3, on aurait V2= W' (R + 4r) = 8rW' V3 4rW = 4V1 (R = r) = 20rW', l'accroissement de la vitesse serait donc de V = =# 20 2,5 ce qui équivaudrait à un accroissement de 150%, ce ,Uz 8 ce qut voudrait dire que les lames effectueraient la coupe à une vitesse plus que double par comparaison à la vitesse angulaire du bras de la lame par rapport à l'axe principal (augmentation de 150 %). En outre, il faut remarquer que la transmission entre les roues dentées peut être telle que, sur un tour ou plus, les lames ne se rencontrent pas et sur un tour, elles se croisent et coupent la barre sous l'effet du frottement. En outre on peut prévoir la mise en rotation de la roue d'entraînement ; si elle reste fixe, elle entraîne les lames en phase de travail ou de décalage en fonction de la rotation de l'arbre principal, si la roue d'entraînement n'est pas fixe et alterne accélération et décélération, on obtient de même la phase de travail ou de décalage des lames. Pour mieux comprendre l'invention, nous donnons ciaprès une description d'un exemple de réalisation souhaitée comprenant une roue dentée fixe, coaxiale à l'axe de la clavette fixant le bras rotatif support de la lame, celle-ci ayant un bras plus long que le rayon de la roue secondaire planétaire à l'extrémité de laquelle il est relié. Nous joignons également les dessins suivants - la figure 1 représente une projection droite partielle d'une vue de la machine à couper dans le plan vertical, montrant l'arbre porteur de la lame supérieure de la machine (l'arbre inférieur est entraîné et construit de la même façon, mais dans le sens opposé).Ces arbres sont appelés arbres principaux et por tent le dispositif de coupe, la roue d'entraînement principale étant fixée par clavette, - la figure 2 représente une variante de la figure 1 avec une roue d'entraînement rotative, - la figure 3 représente une variante des figures 1 et 2 répondant au deuxième objectif, - les figures 4 et 5 représentent une vue de face schématisée du déplacement des lames sur le principe de fonctionnement illustré par la figure 1, - les figures 6, 7 et 8 représentent une variante du schéma des figures 4 et 5 sur le principe de la figure 1, - les figures 9, 10 et 11 représentent un schéma du déplacement des lames sur le principe de la figure 3, répondant au deuxième objectif. D'après les figures 1, 4, 5, 6, 7 et 8, on voit que la machine se compose d'un corps de coupe du type classique B portant sur ses deux arbres de sortie (1, 1'), le dispositif de coupe (A) conforme à l'invention. Les deux arbres (1, 1') tournent à la même vitesse, un dans le sens horaire, l'autre dans le sens anti-horaire selon un système technique bien connu. La machine à couper comprend également un carter de montage, qui, dans ce cas précis, est composé de deux pièces un couvercle (2) et une embase (2') qui supporte les deux arbres (1, 1g). Le dispositif (A) monté coaxialement sur les arbres (1, 1g) comprend une roue dentée principale (3), montée grâce à une bride arrondie sur la structure (2, 2') par vis (4) ; on utilise une entretoise (5) pour le bras principal qui est fixé à l'arbre (1, 1') par une clavette (7). Le bras principal est verrouillé à l'arbre avec la bride (8) qui est vissée sur la tête de l'arbre (1) (les vis ne sont pas dessinées). Le bras principal (6) comprend une bague (9) avec deux plaques perpendiculaires (10) formant une chape ou un pont, l'ensemble formant le bras lui-même, portant à l'extrémité une rainure et une lumière parallèle à l'arbre (1, 1') qui reçoit un autre arbre secondaire tournant librement (11) qui supporte par la clavette (12) le support des lames (13) sur le bras duquel la lame (14) est vissée par vis (15). L'arbre secondaire ( est monté sur des bagues (16) tenues par des brides excentrées pour le rattrapage des jeux (17) qui sont fixées sur les plaques (10) formant le bras principal. L'arbre (11) dépasse axialement vers l'intérieur de la machine (carter 2, 2') et supporte la roue dentée secondaire planétaire (18) engrenée sur la roue dentée principale (3). Ces deux éléments sont alors recouverts par un carter de protection (19). Dans ce cas précis, on voit également que la roue dentée secondaire (18) a un diamètre inférieur à celui de la roue dentée (3). Le dispositif monté sur l'arbre (1') tourne de la même façon mais dans le sens opposé à celui monté sur l'arbre (1). Les figures 4 et 5 montrent les phases respectives du point mort supérieur et la phase de coupe, cette dernière est montée en position intermédiaire sur la courbe d'accélération marquée (a) - voir également la figure 4 où (a) indique la courbe d'accélération et (b) la courbe de décélération. La figure 2 est une variante montrant l'utilisation de la roue (3) montée pour tourner librement et supportée par des bagues (4) ; dans ce cas, l'arbre (1) entraînerait la roue (3) indépendamment. Le système est conçu pour que le bras principal (6) tourne en même temps que l'arbre principal (1, 1)) pendant que la roue (3), par exemple, reste fixe, entraînant l'arbre (11) autour de l'arbre (1, 1t), en forçant la roue dentée secondaire planétaire à tourner, l'arbre (11) tourne donc également par luimême et fait tourner la lame (14) dont le tranchant décrit une épicyclo#de (dans ce cas, une épicyclolde allongée) du fait que la longueur de l'arbre de coupe, formé par la distance entre le bord de la tête de coupe et son axe de rotation, est supérieure au rayon de la roue dentée secondaire planétaire montée coaxialement à l'arbre secondaire planétaire. Naturellement, la roue (3) d'entraînement peut aussi tourner dans le sens horaire ou anti-horaire pour augmenter ou réduire la vitesse de coupe des lames (14). A chaque variation du déplacement de la roue dentée (3) par rapport à l'arbre (1), on obtient une phase de travail ou de repos des lames de façon à effectuer la coupe ; de ce fait, il nty a plus rien qui arrête la rotation de l'arbre (1) pour chaque cycle de coupe. Sur les figures 6, 7 et 8, on voit la phase relative des lames. Le cas particulier de la figure 7 montre la phase de repos des lames avec un tour ou plus au ralenti sans couper la barre, puisque les lames (14) tournent en dehors de la zone de coupe pour la barre z, grâce à la rotation de la roue (3) d'entrainement. La phase de coupe qui apparait sur la figure t81 résulte de la variation de rotation de la roue (3). Dans un cas plus simple, la roue (3) d'entraî- nement peut rester fixe après avoir tourné suivant un certain angle au moyen d'un servo-commande, pour amener les lames (14) en position de coupe ou de repos, selon le choix, et ce, pendant#que la barre avance et sans arrêter la rotation de l'arbre cul). Naturellement, la modification des cycles de coupe et de repos dépend du programme sélectionné pour la machine. Sur la figure 3 le déplacement inversé de la roue dentée secondaire planétaire (18) est obtenu grace à un pignon ou troisième roue (20). Dans le cas où on utilise le rapport d'engrenage approprié, les lames tournantes auront toujours le même sens de coupe. Il est entendu qu'il est possible d'apporter diverses modifications au principe ci-dessus, sans affecter l'esprit ni les objectifs de l'invention. REVENDICATIONS 1/ - Machine a' couper à lames rotatives comprenant au moins une paire d'arbres principaux de sortie, parallèles, qui tournent à la même vitesse dans des sens opposés, ladite machine étant caractérisée en ce qu'elle comprend, montée coaxialement sur chacun desdits arbres principaux de sortie, une roue dentée principale centrale, utilisée comme roue d'entrainement, deux bras principaux chacun couplé à un arbre principal tournant avec l'arbre principal auquel il est couplé, portant à son extrémité un arbre secondaire supportant respectivement, raccordés et couplés entre eux, une lame et une roue dentée secondaire ou planétaire, ladite roue dentée secondaire s'engrenant sur la roue dentée principale centrale de sorte que, par la rotation de l'arbre principal et celle du bras principal correspondant, ladite roue dentée secondaire tourne entraînée par la roue dentée principale centrale, et entraîne la lame par l'intermédiaire de l'arbre secondaire. 2/ - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce quela roue dentée principale centrale et la roue dentée secondaire tournent dans le même sens de sorte que le tranchant se déplace suivant une trajectoire épicycloïdale, fixe ou variable, de façon à produire la coupe au moment ou le tranchant de la lame se trouve sensiblement à une distance maximale de l'arbre principal de sortie ou au moins approche cette distance maximale. 3/ - Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la roue dentée principale centrale est fixe et présente un diamètre au moins égal à celui de la roue dentée secondaire. 4/ - Machine selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que la distance entre le tranchant de chaque lame et l'axe de l'arbre secondaire la supportant est au moins égale au rayon de la roue dentée secondaire coaxiale audit axe. 5/ - Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que le bras principal a la forme d'une chape supportant l'arbre secondaire à son extrémité et entraînant en r*a- tion la lame tandis que la roue dentée secondaire et la roue dentée principale sont situées entre le bras principal et le corps de la machine. 6/ - Machine selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la roue dentée principale tourne dans le sens opposé à celui du bras principal de façon à maintenir les lames dans le même sens de coupe. 7t - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que, d'une part, la lame liée sur l'arbre secondaire tourne avec un mouvement relatif de façon à faire un tour ou plus lorsque le bras principal en fait un et, d'autre part, les lames sont orientées vers l'extérieur de la zone d'interférence avec la barre en alternance avec les tours où les lames sont en position d'interférence pour effectuer la coupe correspondante. 8/ - Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que, d'une part, l'arbre secondaire, support de la lame, porte une roue dentée clavetéeentrainée en rotation par la roue dentée principale et, d'autre part, la transmission entre les deux roues dentées est telle que chaque deux ou trois tours du bras principal sur l'axe principal, un seul croisement des lames se produise pour entraîner la coupe de la barre. 9/ - Machine à couper"au vol" de barres en mouvement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une paire d'arbres principaux de sortie aptes à tourner à la même vitesse dans des sens opposés, deux roues dentées d'entraînement portées chacune par un arbre principal et pouvant être entraînées en rotation par un entraînement en rotation couplé à l'arbre principal correspondant mais de rotation indépendante de celle de l'arbre principal, deux bras principaux chaucn porté par un arbre principal claveté et tournant en meme temps que lui, deux arbres secondaires chacun porté par une extrémité d'un bras principal, deux roues dentées secondaires chacune engrenée sur une roue dentée d'entraînement, deux lames chacune portée par un arbre secondaire et apte à être entraînées en rotation autour du bras principal correspondant par clavetage à la roue dentée secondaire correspondante, des moyens d'entraînement aptes à maintenir les roues dentées d'entraînement fixes et à les entrainer en rotation, accélérée ou décélérée, pour faire varier leur rotation et mettre ainsi les lames opposées, soit en phase de décalage, c'est-à-dire orientées vers l'intérieur de leur zone d'interférence avec les barres donc en dehors de la zone de coupe, soit en phase de travail, cest-à-dire en position lorsqu'elles arrivent dans la zone de coupe, pour effectuer la coupe correspon dante.