Brevet FR2471227A1 — publié le 19810619

-1- L'invention concerne un procédé de commande des mou- vements d'un lingot creux dans le laminage à pas de pèlerin pour l'optimisation de la vitesse de travail, ainsi qu'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé. Comme on le sait, outre la qualité et l'uniformité de la matière première et le calibrage des cylindres, dans le laminoir classique à pas de pèlerin, la coopération exacte du dispositif d'alimentation (avance, pousseur) et du cylin- dre a une importance décisive pour l'uniformité du produit obtenu et pour la charge imposée à l'entraînement du cylindre. La synchronisation entre cylindre et avance est assurée, dans les laminoirs à pas de pèlerin usuels jusqu'ici, par couplage entre deux groupes par ailleurs séparés. Ce coupla- ge fonctionne avec une précision dépendant de l'état des éléments de machine et qui, souvent, ne répond plus aux exi- gences actuelles de qualité du tube. L'invention a pour but de fournir un procédé de commande des mouvements du lingot creux dans le laminage à pas de pèlerin, pour l'optimisation de la vites.se de travail, par lequel on puisse détecter en service les mouvements du pous- seur et de la course pendant le laminage et, en vertu des informations obtenues, exercer une intervention de commande dans le réglage mécanico-dynamique du dispositif d'alimenta- tion du laminoir à pas de pèlerin. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un pro- cédé de commande des mouvements du lingot creux dans le laminage à pas de pèlerin, pour l'optimisation de la vitesse de travail, caractérisé par les mesures suivantes: - (a) on mesure continuellement la position des éléments de machine qui causent le mouvement du lingot, relativement au déroulement du cycle de laminage dans le temps, (b) si la vitesse de travail s'écarte de la valeur de consigne, on accélère ou on freine le mouvement d'avance et/ou on modifie la vitesse de rotation des cylindres de travail, (c) on surveille l'allure du freinage de l'avance du lingot creux dans les cylindres et si elle s'écarte de l'al- lure optimale de freinage, on réajuste le dispositif de -2- freinage, (d) si la cycle de laminage n'est pas respecté dans le temps, on modifie la vitesse de rotation des cylindres et/ou l'allure du freinage. L'invention propose aussi un appareil pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte (a) un chariot d'avance pouvant se déplacer sur un banc (système V), (b) un piston pneumatique relié au mandrin par un ver- rouillage de mandrin et guidé dans une cavité de compression d'air disposée sur le chariot d'avance ainsi qu'une broche de torsion disposée à l'extrémité du piston pneumatique et guidée par une roue de blocage (système L) et, (c) des instruments de mesure déterminant la position momentanée du système L et du système V reliésJdu point de vue de la commande>aux entraînements des systèmes L et V par l'intermédiaire d'un soustracteur et d'une unité logique d'interprétation. Grâce au procédé et à l'appareil selon l'invention, il est possible d'améliorer la qualité du tube fabriqué tout en ménageant le plus possible l'installation. Il est en outre possible de partir même du type classique de laminoir à pas de pèlerin et d'utiliser des dispositifs indépendants fonc- tionnant électriquement ou pneumatiquement qui peuvent, grâce à des mesures de position, être réglés plus exactement et plus rapidement qu'il n'est possible dans le couplage dyna- mique du dispositif d'alimentation classique. On obtient une augmentation du rendement des installations existantes grâce au fait que l'on peut,d'une part,établir la vitesse maximale de travail techniquement possible et la main- tenir dans le fonctionnement permanent, tandis que d'autre part, grâce à la surveillance et à la régulation du proces- sus de freinage, on optimise l'allure du freinage, de sorte que l'on peut obtenir une vitesse maximale de poussée sans risquer que le lingot ne se détache du mandrin par suite de décélérations excessives. -On expliquera l'invention ci-après à propos d'une ins- tallation de laminage à pas de pèlerin conçue de façon cor- respondante et représentée par les dessins sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de laminage à pas de pèlerin comprenant la cage de laminoir et le dispositif d'amenée du lingot creux; et la figure 2 est le schéma d'une interprétation électro- nique. La figure 1 montre une installation avec laquelle on peut effectuer à la fois une mesure continuelle de la posi- tion de mouvement du lingot, une commande des processus de mouvement entre les systèmes air/piston et le carter de pousseur et une commande du processus de freinage. La figure 1 montre la cage de laminoir à pas de pèlerin 1 et les cylindres 2, le lingot creux 3 à laminer en un tube étant glissé sur un mandrin 4 et appliqué contre une bague de laminage 5. Le mandrin 4 est relié à.un piston pneumatique 9 par le verrouillage de mandrin 6. Une broche de torsion 11 est solidaire du piston pneumatique 9 par une extrémité et guidée de l'autre c8té par une roue de blocage 1.2. Une fois le laminage amorcé-, le lingot creux 2 est' solidaire du mandrin 3 et forme, avec les éléments 4, 5, 6, 9 1i1 et 12, un système L (piston pneumatique) qui peut se déplacer axia- lement d'une certaine course dans le carter de pousseur 13. Dans la position de repos, c'est-à-dire avant ou après le processus de laminage, le piston pneumatique 9 est poussé par de l'air comprimé dans la cavité de compression d'air en direction de la cage de laminoir et à l'intérieur du frein à eau 7, o il vient s'appliquer. Dans. lacavité 8 du carter de pousseur 13 se trouve de l'eau qui Joue le r4le de liquide de freinage. Le carter de pousseur 13, dans lequel sont logés les éléments 7, 8, 10 et 12, est solidaire du chariot d'avance 14 et forme le système de mouvement V (pousseur). Ce système V peut tre déplacé surle banc 15 par des vérins hydrauliques (non représentés) en direction de la cage de laminoir et en sens inverse. La figure 2 montre le schéma d'une interprétation 'élec- tronique. L'instrument de mesure 17 mesure la position momen- tande du système L, l'instrument de mesure 16 la position du système V. La différence entre la mesure de position de l'instru- ment 17 au point de renversement antérieur et la même mesure lors de la course de laminage précédente donne la-vitesse de travail; elle est déterminée dans le soustracteur 22. En même temps, par l'intermédiaire de l'instrument 16, la position du système V est mesurée de façon continue. Pour amorcer le processus de laminage, on pousse les deux systèmes combinés-L et V, c'est-à-dire l'ensemble du dispositif d'amenée du lingot creux sur le banc 15 en direc- tion de la cage de laminoir 11 jusqu'à ce que le lingot 3 dé- passe le plan des axes de cylindre par son bord frontal an- térieur, dans la région de la cannelure vide des cylindres 2. Quand les cylindres 2 continuent de tourner, ils sai- sissent -le lingot creux 3 par leur cannelure de travail, laminent une longueur partielle du lingot en un tronçon de tube et, en vertu de leur sens de rotation indiqué sur le dessin, éloignent le système L-de la cage de l-ainoir 1. Le système V formé du carter de pousseur 13 et du cha- riot d'avance 14 n'est pas repoussé- ais se meut constammemt en direction de la cage de laminoir 1 pendant le temps de laminage, sur toute la longueur du tube, entralné par les vérins hydrauliques. Le repoussement du piston pneumatique 9 dans la cavité de compression d'air 10 cause une augmentation de-la pression d'air dans la cavité 10. -. Au bout d'environ un demi-tour des cylindres 2 et d'un recul correspondant du système L, les cannelures des cylindres 2 s 'ouvrent en formant la cannelure vide, 1l'air comprimé dans la cavité 8 déplace à nouveau le piston pneumatique 9 et tout le système L en direction de la cage de laminoir 1 et une nouvelle course de laminage peut se dérouler. Lorsque le système L se meut en direction de la cage de laminoir 1 il est en outre tordu d'un angle prédéterminé autour de son axe longitudinal par la coopération-de-la broche de torsion l. et de la roue de blocage 12.- Le mouvement imprimé au système V par les-vérins-hydrau- liques, qui est continu pendant tout le processus de laminage, -5- doit s'effectuer de façon telle que dans le temps nécessaire à un tour des cylindres 2, le lingot creux 3 puisse avancer dans une mesure déterminée entre les cylindres 2. Cette cour- se d'avance du lingot creux 3 par tour des cylindres est aus- si appelée vitesse de travail. Le volume du tronçon de lingot creux poussé en avant par tour des cylindres doit correspondre exactement au volume du tronçon de tube qui peut être déformé en un tronçon de tube par la cannelure de travail des cylindres 2 pendant un tour des cylindres. Si la vitesse de travail est trop petite, le rendement de laminage diminue. Une trop grande vitesse de travail peut aboutir à des défauts du tube ou à une surcharge des paliers de cylindre. La commande et le maintien d'une vitesse de travail pres- crite sont obtenus selon l'invention au moyen de l'appareil décrit ciaprès. C Derrière le dispositif d'amenée de lingot creux sont ins- tallés en positions fixes deux appareils de radar à ondes entretenues. L'appareil de radar 16 émet un signal en direc- tion du réflecteur 19 fixé à l'objet de mesure V (pousseur), tandis que l'appareil de radar 17 envoie un signal au réflec- teur 20 relié à la broche de torsion 11 c'est-à-dire au systè- me V. Avec les deux instruments de mesures 16 et 17 fonctionnant séparément, on peut détecter continuellement les positions absolues des systèmes L et V relativement au point d'étalon- nage 18. Pour la disposition selon l'invention, le choix de la mé- thode de mesure pour la détermination de la position des sys- tèmes V et L n'est pas essentiel. Au lieu d'une mesure par radar, on peut par exemple utiliser une mesure au moyen d'un laser ou similaire. Comme le montre la figure 2, la différence entre la mesure de position de l'instrument de mesure 17 au point de renver- sement antérieur et la même mesure lors de la course de lami- nage précédente donne la vitesse de travail; elle est déter- minée dans le soustracteur 22. En même temps, par l'instrument -6- 16, on mesure de façon continue la position du système V. Au moment du renversement du mouvement au point mort antérieur, il faut que les deux systèmes L et Vaient par- couru les mêmes courses depuis la dernière course de lami- nage. A ce moment, il faut donc que la différence des deux positions ait une valeur constante. Cette valeur est déter- minée dans le soustracteur 21. Les deux différences sont transmises à une unité logique d'interprétation 23. Si maintenant entre deux courses de la- minage la différence en 22 (c'est-à-dire la vitesse de lami- nage) varie et si la différence en 21 reste constante, cela signifie une irrégularité de l'avance du chariot. Cette irrégularité est éliminée par réajustement, grâce à l'unité logique d'interprétation 23. Si la différence 21 varie, cela signifie un écart de la position de renversement du piston pneumatique relativement au carter. En pareil cas, il faut tout d'abord reprendre l'avance pendant peu de temps et ensuite, ou bien diminuer la vitesse de rotation du cylindre 2 et/ou augmenter la compression dans le pousseur. Lorsque les conditions normales sont atteintes, on règle à nouveau l'avance à la valeur prescrite. L'unité logique d'interprétation 23 donne à la machine des ordres de réglage correspondants. Dans un affichage 24, le déroulement du mouvement du lingot relativement au cylindre 2 peut être indiqué à l'opé- rateur. Grâce à un point d'étalonnage 18, on vérifie chaque fois entre deux tubes le fonctionnement normal des instruments de mesure 16 et 17. -7- REVENDICATIONS 1.- Procédé de commande, de mouvements du lingot creux dans le laminage à pas de pèlerin, pour l'optimisation de la vites- se de travail, caractérisé par les mesures suivantes: (a) on mesure continuellement la position des éléments de machine qui causent le mouvement du lingot, relativement au déroulement du cycle de laminage dans le temps, (b) si la vitesse de travail s'écarte de la valeur de consigne, on accélère ou on freine le mouvement d'avance et/ou on modifie la vitesse de rotation-des cylindres de travail, (c) on surveille l'allure du freinage de l'avance du lingot creux dans les cylindres et si elle s'écarte de l'al- lure optimale de freinage, on réajuste le dispositif de freinage, - (d) si le cycle de laminage n'est pas respecté dans le temps, on modifie la vitesse de rotation des cylindres et/ou l'allure du freinage. 2.- Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporteun chariot d'avance (14) pouvant se déplacer sur un banc (15) (système V), un piston pneumatique (9) relié au mandrin (4) par un ver- rouillage de mandrin (6) et guidé dans une cavité de compres- sion d'air (10) disposée sur le chariot d'avance (14) ainsi qu'une broche de torsion (11) disposée à l'extrémité du piston pneumatique (9) et guidée par une roue de blocage-(12) (système L), et des instruments de mesure (16 et17) déterminant la position momentanée du système L et du système V et qui sont reliés du point de vue de la commande aux entrainements des systèmes L et V par l'intermédiaire d'un soustracteur (21) et d'une unité logique d'interprétation (23).