Brevet FR2443885A1 — publié le 19800711

L'invention concerne des dispositifs pour la régulation de l'épaisseur de produits laminés. Elle peut être appli quée, notamment, à l'automatisation de laminoirs à tôles et de laminoirs-étireurs. On connait un dispositif, pour la régulation automatique de l'épaisseur d'un produit laminé dans la cage d'un laminoir, assurant le changement de l'épaisseur du laminé au moyen des mécanismes de serrage de la cage, en fonction d'un signal significatif de la pression du métal sur les-cylindres et d'un signal émanant d'une jauge d'épaisseur à la sortie de la cage. Dans ce dispositif, pour élever la précision de fonctionnement du dispositif, la correction d'après la jauge d'épaisseur est exécutée de façon discontinue, avec mémorisation du signal total des corrections précédentes et addition algébrique aux signaux des corrections suivantes élaborés d'après les signaux d'écart entre l'épaisseur de la bande et la valeur prescrite, compte tenu du temps égal au retard de la jauge d'épaisseur dû à sa position aval et au temps de réponse du système de régulation. Toutefois, ce dispositif ne permet pas d'obtenir une grande précision sur toute la longueur du laminé. Ceci est dt, d'une part, aux inconvénients du dispositif qui n'assurent pas la compensation des perturbations engendrées par la cage à cylindres du laminoir et, d'autre part, à la présence d'une erreur statique dans la régulation de l'épaisseur du laminé. En outre, le dispositif ne tient qu'incorrectement compte des perturbations dues aux différences d'épaisseurs quand leur période est comparable a la distance entre la cage et la jauge d'épaisseur, et il fonctionne d'une manière instable aux vitesses de laminage pour lesquelles la fréquence-des battements des cylindres de la cage est inférieure ou égale à la fréquence des susdites perturbations. On connaît un autre dispositif po v ia régulation de l'épaisseur d1un laminé, qui assure une plus haute précision de régulation. Ce dispositif comprend des vérins hydrauliques d'écartement des cylindres de travail, formant-pendant le laminage un circuit hydraulique fermé à pression prédéterminée, et des moyens pour la régulation des efforts d'écartement hydraulique des cylindres d'appui d'une cage quarto en fonction des fluctuations de l'écartement des cylindres de travail, fluctuations enregistrées d'après les variations de la pression dans le circuit hydraulique fermé d'écartement des cylindres de travail par un capteur de pression différentiel, en vue de stabiliser l'écartement des cylindres de travail. Toutefois, ce dispositif n'assume pas la fonction de mise automatique du laminoir à l'épaisseur absolue requise du laminé, d'après les indications du mesureur absolu de la jauge d'épaisseur à la sortie du laminoir, au début ou au cours du laminage, quand le dispositif est influencé par des perturbations telles, notamment, que la dilatation et l'usure des cylyndres de travail, les fuites incontrôlées de fluide du circuit hydraulique fermé, la prise en compte incorrecte des pressions par le capteur différentiel, ce qui, finalement, altère les caractéristiques qualitatives du laminé. On s'est proposé de constituer le circuit hydraulique des cylindres et la commande de ce circuit, par le dispositif pour la régulation de 11 épaisseur du laminé, de façon à assurer la stabilisation automatique de l'écartement des cylindres de travail, en obtenant ainsi un laminé d'épaisseur prescrite Le dispositif selon l'invention, pour la régulation de l'épaisseur dxun laminé, comprend : des vérins hydrauliques d'écartement des cylindres de travail, formant pendant le laminage un circuit hydraulique fermé à pression déterminée ; des vérins hydrauliques d'écartement des cylindres d'appui ; des moyens pour la régulation des efforts d'écartement -hydraulique des cylindres d'appui en fonction des fluctuations de l'écartement des cylindres de travail, enregistrées après les variations de la pression dans le circuit hydraulique fermé d'écartement des cylindres de travail par un capteur de pression différentiel, en vue de stabiliser l'écartement desdits cylindres de travail ; et une jauge d'épaisseur, le susdit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un module de correction du volume de fluide dans le circuit hydraulique fermé d'écartement des cylindres de travail et un module logique pour la commande de ce module de correction, la sortie dudit module logique étant raccordée au module de correction et une de ses entrées étant raccordée à la jauge d'épaisseur, le susdit module logique est réalisé de façon qu'il fournisse à sa sortie, en fonction d'un signal proportionnel à l'écart de l'épaisseur du laminé par rapport à la valeur prescrite, un signal déterminant la correction nécessaire du volume de fluide, le dispositif comportant, en outre, un module détecteur du retard de l'information de la jauge d'épaisseur dû à sa position aval, relié au module logique et autorisant ou interdisant le passage du signal d'écart du module logique au module de correction. L'avantage d'un tel dispositif consiste en ce qu'il assure le maintien de ltépaisseur du laminé dans la marge prescrite avec une grande précision. Suivant un mode de réalisation, le dispositif comporte un module de correction du volume de fluide qui est constitué par un montage discret, formé par deux cylindrés hydrauliques raccordés au circuit hydraulique fermé par l'intermédiaire de soupapes d'arrêt commandées par les signaux de sortie du module logique, l'un des cylindres hydrauliques étant destiné à admettre un volume complémentaire de fluide dans le circuit hydraulique fermé, et l'autre à évacuer de ce circuit un certain volume de fluide. Le volume de fluide introduit dans le circuit hydraulique fermé ou évacué de ce circuit est constant pour chaque vérin hydraulique, et il est prévu des moyens pour la mise en action périodique des soupapes d'arrêt et des cylindres, de fa çon que leur fonctionnement répété assure le changement prescrit du volume de fluide. Le module logique peut comporter un convertisseur analogique-code pour la conversion du signal analogique d'écart de l'épaisseur du laminé par rapport à la-valeur-prescrite eh un nombre d'impulsions égal au nombre d'admissions de volumes complémentaires de fluide au circuit hydraulique fermé ou d'évacuations de ce circuit, nécessaire à l'exécution de la correction requise du volume de fluide. L'invention sera expliquée plus en détail ci-après par la description d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif, description se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente le schéma synoptique d'un dispositif conforme à l'invention associé à la cage d'un laminoir, et la figure 2 représente le schéma de montage du dispositif de la figure 1. Le dispositif représenté sur la figure 1 est destiné à réguler l'épaisseur d'un laminé dans une cage 1, dont les cylindres de travail et d'appui 2 et 4 sont respectivement montés dans les bâtis 3 et 5. La bande 6 est laminée entre les cylindres de travail et l'épaisseur de la bande 6 est principalement déterminée par l'écartement des cylindres de travail 2. Ce dispositif comprend des vérins hydrauliques 7 d'écartement des cylindres de travail 2 agissant sur leurs bâtis 3, et des vérins hydrauliques 8 d'écartement des cylindres d'appui 4 agissant sur leurs batiks 5. Les vérins 7 sont raccordés hydrauliquement, par l'intermédiaire d'une soupape d'arrêt 8' (figure 2) commandée par un clapet détendeur 9, à un groupe motopompe 10. Les vérins 8 sont raccordés à ce même groupe par l'intermédiaire d'une soupape d'arrêt commandée (non représentée sur les figures 1 et 2), et à un groupe motopompe Il à haute pression par l'intermédiaire d'un distributeur 12 du type rotatif qui constitue le mécanisme d'exécution du régulateur 13 d'épaisseur du laminé.Le distributeur 12 est manoeuvré par un moteur-couple 14, à faible inertie, commandé par un convertisseur 15 de durée des impulsions dont le signal de commande est la tension de sortie d'un capteur 16 d'écartement des cylindres de travail, enregistrant les écarts de l'écartement des cylindres de travail d'après l'écart de la pression dans le circuit hydraulique fermé d'écartement des cylindres de travail et provoquant un déplacement correspondant du piston dans un cylindre de mesure 17. Le maintien du piston du cylindre de mesure dans sa zone centrale est obtenu à l'aide d'un cylindre d'équilibre 18 raccordé au clapet détendeur 9 par l'intermédiaire d'une soupape d'arrêt 19. L'épaisseur de la bande 6 est mesurée par une jauge d'épaisseur 20. La distance entre la zone de déformation de la cage I et la jauge d'épaisseur 20 est déterminée par un module détecteur 21 du retard dû à la position aval, comprenant un compteur d'impulsions 22, monté sur l'arbre du moteur entraînant la cage (du rouleau de renvoi dans le cas d'un laminoir réversible non représenté sur les figures I et 2) -et un module de commande 23 commandant le fonctionnement du compteur d'impulsions 22 et transmettant ses signaux aux circuits du dispositif. Le volume de fluide se trouvant dans le circuit hydrau lique fermé des cylindres de travail est corrigé par un module 24 de correction du volume de fluide. L'élaboration de la valeur et du signe (par signe on entend le sens de circulation du fluide entre le module de correction du volume de fluide et le circuit hydraulique fermé) de la correction du volume de fluide, ainsi que le passage du signal d'écart de l'épaisseur du laminé par rapport à la valeur prescrite de la jauge d'épaisseur 20 au module 24 de correction du volume de fluide, sont assurés par un module logique 25. Le signal ; d'écart d'épaisseur du lami- né par rapport à la valeur prescrite (erreur) passe à travers une clé transistorisée 26 pour attaquer une mémoire 27.Ltentrée de la mémoire 27 est reliée à des convertisseurs analogique-code 31 et 32, respectivement via un amplificateur intégrateur 28 et via une diode 29 ou 30, selon la polarité du signal Les . Les convertisseurs 31 et 32 transforment le signal d'erreur analogique Quand la dernière impulsion passe, des circuits de comparaison 37 et 38 remettent à zéro la mémoire 27, déchargent la capacité de l'amplificateur intégrateur 28 et redéclenchent le module 21 de retard dû à la position aval. Le module comprend aussi un circuit de comparaison 39 dont lsentrée est raccordée à la jauge d'épaisseur 20 dont une sortie est raccordée au module 21 de retard dû à.la position aval, et dont une deuxième sortie est raccordée à la mémoire 27. Le module 24 de correction du volume est branché sur le circuit hydraulique fermé d'écartement des cylindres de travail. Le module de correction du volume de liquide comporte deux voies : une voie 40 d'admission complémentaire de fluide et une voie 41 d'évacuation du fluide, commandées par-les signaux de sortie des amplificateurs 35 et 36. Les voies 40 et 41 d'admission complémentaire de fluide et d'évacuation du fluide comportent des distributeurs à tiroir 42 et 43 commandant le fonctionnement de soupapes 44 et 45 et la position de pistons 46 et 47 dans des cylindres hydrauliques différentiels 48 et 49. Des clapets de non-retour50, 51 et 52, 53 et des étrangleurs réglables 54 et 55 sont prévus pour le réglage des voies aux caractéristiques requises. Le dispositif venant d'être décrit fonctionne de la fa çon suivante. Au moment du changement de réglage du laminoir, les circuits hydrauliques des cylindres de travail et d'appui sont à un régime d'équilibre ; le groupe motopompe 10 refoule dans les vérins d'écartement 7 et 8 et dans le cylindre d'équilibre 18, via le clapet détendeur 9 (la voie de remplissage du circuit hydraulique des cylindres d'appui n'est -pas représentée sur la figure 2), le fluide sous une pression déterminée, selon le profil que doivent former les tables des cylindres de travail. L'écartement des cylindres de travail est modifié à l'aide du mécanisme de serrage, par l'intermédiaire du système de réglage à distance du laminoir (non représenté sur la figure 2), ou encore d'après les signaux de l'opérateur. Le piston du cylindre de mesure 17 du capteur 16 d'écartement des cylindres est mis à a position médiane par la voie de réaction interne. Au moment où le laminage commence, les soupapes d'arrêt commandées 81 et 19 se ferment. Quand ceci se produit, la pression du fluide est égale dans les vérins hydrauliques d'écartement et dans le cylindre d'équilibre 18. Le circuit hydraulique d'é- cartement des cylindres de travail, fermé par la soupape 81, acquiert une raideur déterminée, selon les paramètres des éléments du circuit hydraulique et des cylindres de travail. Quand la température du métal à laminer, l'épaisseur du demi-produit à laminer, le faux-rond des cylindres d'appui, varient, c'est à-dire en présence de perturbations internes et externes, lté- cartement actuel des cylindres de travail change. Il s'ensuit un déplacement du piston du cylindre de mesure par rapport à sa position neutre, dans un sens ou dans l'autre, pouvant même aller jusqu'à sa butée contre le flasque du cylindre. L'écart du piston par rapport à sa position neutre est enregistré par un organe mesureur, et un signal de valeur et de pplarité déter- minées apparaît à la sortie du capteur d'écartement des cylindres de travail. Par exemple, si l'écartement des cylindres de travail diminue dans la cage du laminoir, la polarité du signal à la sortie du capteur 16 est telle que l'élément tournant du distributeur 12 du type rotatif est déplacé, par le moteurcouple 14 à faible inertie, de façon que la pression engendrée par le groupe motopompe à haute pression il soit transmise aux vérins 8 écartant les cylindres d'appui.La déformation de la cage augmente, et l'écartement des cylindres de travail se stabilise. Il s'ensuit une compensation de l'écart d'épaisseur de la bande ; le piston du cylindre de mesure revient à sa position neutre, tandis que le distributeur rotatif 12 est ramené à sa position neutre (initiale) par son organe de manoeuvre, sous l'effet de la voie de réaction en position (non représentée sur la figure). Si ltécartement des cylindres de travail augmente, le moteur-couple 14 fait tourner le distributeur 12 de façon que le circuit hydraulique d'écartement des cylindres d'appui soit mis en communication avec le retour. La pression baisse dans les vérins 8, la déformation de la cage diminue (la cage se rétracte), et l'écartement des cylindres de travail se rétablit. L'apparition d'un signal d'erreur Quand le signal d'erreur apparaît à la sortie de la jauge d'épaisseur 20, il se produit une mise en action du système de retard dû à la position aval, comprenant le module 23 le compteur d'impulsions 22, monté sur l'arbre -du système principal d'entraînement de la dernierecage du laminoir (des rouleaux de renvoi dans le cas d'un-laminoir réversible), compte une longueur de bande laminée 6 égale à la distance entre la zone de déformation et la jauge d'épaisseur, ctest-à-dire la longueur de bande ayant défilé entre l'instant où une section de la bande est déformée et constant où cette section arrive dans la zone de mesure de la jauge 20, et le module 23 émet un signal de fermeture courte (de l'ordre de 0,01 s) de la clé 26 et d'interdiction du recomptage de ladite longueur. Un signal proportionnel à ltécart b ^ d'épaisseur du laminé par rapport à la valeur prescrite attaque le module logique 25, lequel transforme la valeur analogique de l'erreur en un nombre d'impulsions rigoureusement proportionnel à cet écart. En d'autres termes, l'erreur Q entre dans la mémoire 27, puis elle est intégrée par l'amplificateur intégrateur 28 ayant une réaction unitaire en.tension, après quoi la diode 29 ou 30, selon la polarité de l'erreur, la transmet au con vertisseur analogique-code 31 ou 32, lequel transforme le signal analogique en nombre correspondant d'impulsions.La mise en forme des impulsions en durée, compte tenu des possibilités réelles en vitesse de réponse du système corrigeant le volume de fluide, est effectuée par les formeurs d'impulsions 33 et 34, et leur amplification en puissance est assurée par les amplificateurs 35 et 36. Le montage discret de correction du volume de fluide dans le circuit hydraulique fermé de précontrainte de la cage, comprenant la voie 40 d'admission complémentaire de fluide et la voie 41 d'évacuation du fluide de ce circuit, est commandé par les impulsions mises en forme obtenues comme décrit plus haut, de telle façon que, si l'erreur L'accroissement du volume de fluide dans le circuit hydraulique des cylindres de travail provoque dans ce circuit une augmentation de la pression ; il s'ensuit un déplacement du piston dans le cylindre de mesure 17 en montée, et le capteur 16 émet un signal de polarité telle que la pression augmente dans les vérins 8 des cylindres d'appui et, par conséquent, la déformation de la cage aussi, jusqu'au niveau de rétablissement de la pression du fluide dans le circuit hydraulique fermé. C'est à-dire que le régulateur compense une erreur liée aux perturbations éventuelles énumérées plus haut, sans modification du niveau énergétique dans le circuit hydraulique de précontrainte des cylindres de travail. Après le passage de la dernière impulsion issue du dispositif 33, le circuit de comparaison remet la mémoire 27 à zéro, décharge la capacité dans l'amplificateur intégrateur 28, et transmet au module 23 le signal (non représenté sur la figure) de déclenchement du dispositif pour un nouveau cycle. Si, après la mise à l'épaisseur requise exécutée par le régulateur d'épaisseur, l'erreur en épaisseur Q devient nulle, le dispositif n'effectuera pas de nouveau son cycle de fonctionnement complet, grâce à l'adjonction d'un analyseur (le circuit de comparaison 39) dont le principe de fonctionnement consiste en ce que, étant connecté en permanence à la jauge d'épaisseur 20, il surveille l'erreur 2vX ; si cette erreur est nulle, il redéclenche périodiquement le montage 21 de retard dû à la position aval, à des intervalles bien plus courts que celui du montage 21, et, si une erreur apparaît, il émet un signal de continuation du comptage des impulsions par le module 23 du montage de retard dû à la position aval et d'autorisation d'exécution d'un nouveau cycle au module logique. La réponse rapide du dispositif est obtenue grace à une réalisation supplémentaire particulière du montage discret de correction du volume de fluide, dans lequel les voies 40 et 41 d'admission complémentaire de fluide et d'évacuation du fluide sont dotées de distributeurs à tiroir 42 et 43 commandés par les impulsions provenant des amplificateurs 35 et 36 respectivement, lesquels commandent le fonctionnement des soupapes d'arrêt 44 et 45 et la position des pistons d'exécution 46 et 47 dans les cylindres différentiels 48 et 49. Lorsque le module logique transmet des impulsions à la voie 40 d'admission complémentaire de fluide, le. piston 46 du cylindre différentiel 48 se trouve dans sa position initiale, en bas de course. Quand une impulsion arrive à la bobine électromagnétique (non représentée sur la figure) du distributeur à tiroir 42, celui-ci est manoeuvré ; il en résulte que le fluide sous la pression de commande fait instantanément (le débit de fluide est d'à peine quelques centimètres cubes) passer la soupape d'arrêt commandée 44 à sa position gauche extrême. Par l'autre voie, le fluide passe à travers l'étrangleur 54 à orifice calibré et arrive dans la chambre intérieure du cylindre différentiel 48 ; le piston 46 se déplace jusqu'à sa position en haut de course, ce qui provoque un accroissement brusque de la pression dans le volume clos constitué par le piston 46 et le clapet de non-retour 50. Le clapet de non-retour 50, réglé à une pression supérieure à la pression de commande, stou- vre, et un volume complémentaire de fluide passe du cylindre différentiel au circuit hydraulique fermé des cylindres de travail, c'est-à-dire que le dispositif assure une admission complémentaire proportionnelle de fluide. Quand l'impulsion apparaît aux bornes de la bobine du distributeur 42, un ressort (non représenté) rappelle le distributeur à sa position initiale ; la soupape d'arrêt 44 est remise à sa position droite extrême ; le piston 46 du cylindre différentiel revient en bas de course, et le fluide, passant à travers le clapet de non-retour 51 réglé à une faible pression, remplit la chambre supérieure du cylindre 48. Quand l'impulsion suivante issue.de l'amplificateur 35 est transmise, l'admission complémentaire de fluide se répète. L'étrangleur 54 assure le surplus nécessaire de la durée de fonctionnement de la soupape 44 par rapport à la durée totale de déplacement du piston 46 dans le cylindre différentiel 48.L'utilisation de cylindres 48 et 49 en version différentielle permet d'opérer avec une pression de commande basse pour diverses variations de la pression dans le circuit hydraulique d'écartement des cylindres de travail, et l'utilisation de soupapes dçarrêt commandées 44 et 45 supprime les fuites incontrolées éventuelles de fluide à travers le montage discret de correction du volume de fluide, ce qui améliore l'étanchéité dudit circuit hydraulique. Un tel dispositif permet de réaliser le laminage de précision de bandes, pour une longueur maximale de la partie de bande non conditinnnée en dimension égale à la distance de position aval de la jauge d'épaisseur, c'est-à-dire à la distance entre la zone de déformation et la zone de mesure, la régulation étant pratiquement sans inertie. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réali-sation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la régulation de l'épaisseur d'un produit laminé, comprenant : des vérins hydrauliques d'écartement des cylindres de travail, formant pendant le laminage un circuit hydraulique fermé à pression prédéterminée ; des vérins hydrauliques d'écartement des cylindres d'appui -; un régulateur d'épaisseur du laminé raccordé aux vérins hydrauliques d'écartement des cylindres d'appui pour changer l'effort d'écartement en fonction des fluctuations de lsécartement des cylindres de travail, enregistrées d'après les variations de la pression dans le circuit hydraulique fermé d'écartement des cylindres de travail par un capteur de pression différentiel, en vue de stabiliser l'écartement des cylindres de travail et une jauge d'épaisseur du laminé, l'écartement des cylindres de travail étant régulé on fonction des signaux de cette jauge, le susdit dispositif etantcaractêrisê en ce outil est prévu un module de correction du volume de fluide dans le circuit hydraulique fermé d'écartement des cylindres de travail et un module logique pour la commande de ce module de correction, la sortie dudit module logique étant raccordée au module de correction, et une de ses entrées étant raccordée à la jauge d'épaisseur du laminé, le susdit module logique est réalisé de façon qu'il fournisse à sa-sortie, en fonction d'un signal proportionnel à l'écart de l'é- paisseur du laminé par rapport à la valeur prescrite, un signal déterminant la correction nécessaire du volume de fluide, le dispositif comportant, en outre, un module -de retard de l'information de la jauge d'épaisseur dû à sa position aval, relié au module logique et autorisant ou interdisant le passage du signal d'écart du module logique au module de correction. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de correction du volume de fluide est constitué par un montage- discret formé par deux cylindres hydrauliques raccordés au circuit hydraulique fermé par l'intermédiaire de soupapes d'arrêt commandées par les signaux de sortie du module logique, l'un des cylindres hydrauliques étant destiné à admettre un volume complémentaire de fluide dans le circuit hydraulique fermé, et l'autre à évacuer de ce circuit un certain volume de fluide. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de fluide introduit dans le circuit hydrau lique fermé ou évacué de ce circuit est constant pour chaque vérin hydraulique et qu'il est prévu des moyens pour la mise en action périodique des soupapes d'arrêt et des cylindres, de façon que leur fonctionnement répété assure le changement prescrit du volume de fluide. 4. Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le module logique comporte un convertisseur analogique-code pour la conversion de signal analogique d'écart de l'épaisseur du laminé par rapport à la valeur prescrite en un nombre d'impulsions égal au nombre d4admis- sions de volumes complémentaires de fluide au circuit hydraulique fermé ou d'évacuations de ce circuit nécessaire à ltexé- cution de la correction requise du volume de fluide.