Brevet FR2483270A1 — publié le 19811204

La présente invention se rapporte à un mandrin d'enrouleuse per- mettant d'enrouler un matériau tel qu'une ou plusieurs bandes d'acier lami- né, le mandrin étant de préférence expansible, c'est-à-dire constitué de plusieurs éléments déplaçables radialement, et qui sont en position éloi- gnée du centre lors de l'opération d'enroulement de la bande, et en position rétractée lorsque l'opération d'enroulement de la bande est terminée afin de pouvoir l'extraire du mandrin plus facilement. La présente invention concerne plus particulièrement le dispositif d'attache au mandrin de l'extrémité de la bande d'acier, ce dispositif d'at- tache étant monté dans l'un des éléments expansibles du mandrin. Dans le passé, il a déjà été proposé des dispositifs d'attache de bandes métalliques montés sur l'un des éléments expansibles constituant un mandrin d'enrouleuse. Ces dispositifs se sont heurtés à un nombre de diffi- cultes pour mettre au point un mécanisme de pinçage efficace et fiable. Ces difficultés tiennent principalement au ait que le système de pingage et de dépinçage doit s'opérer automatiquement et doit s'adapter à l'épaisseur de la bande; il est en effet fréquent de constater des variations importantes d'épaisseur sur la largeur de la bande. Lorsque la bande d'acier est refendue en un certain nombre de bandes plus étroites, les systèmes de pincage destinés à maintenir simultanément toutes ces bandes ne donnent pas toute satisfaction. Il est en effet fréquent de constater dans le laminage des bandes métalliques, sur la largeur de ces bandes ou d'une bande à l'autre, des variations d'épaisseur allant jusqu'à 3 % de l'épaisseur nominale du mé- tal, ces bandes restant néanmoins commercialisables. La présente invention concerne un dispositif de pinçage monté sur le mandrin d'une enrouleuse de bandes métalliques pouvant présenter des va- riations d'épaisseur, destiné à fixer par rapport au mandrin durant l'enrou- lement l'extrémité de la ou des bandes métalliques. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le dispositif de pinçage comprend plusieurs éléments de pinçage juxtaposés définissant une fente dans laquelle vient s'insérer l'extrémité de la ou des bandes, un dispo- sitif permettant de déplacer simultanément ces éléments de pinçage afin de modifier cette fente pour réaliser le pingage ou la libération de la ou des bandes, chaque élément de pingage étant en outre déplagable individuellement l'un par rapport à l'autre, sous l'effet de la tension de la bande afin d'ac- croître en conséquence l'effort de pinçage. Selon un mode de réalisation de cette invention, le dispositif de pinçage est monté sur un mandrin expansible, et est actionné automatiquement au moment de l'expansion ou de la contraction du mandrin. Un mode de réalisation de cette invention prévoit que les éléments de pinçage sont montés pivotants, la tension de la bande créant leur pivote- ment de façon à accroître la force de pinçage. Un autre mode de réalisation prévoit que les éléments de pinçage sont montés de façon à se déplacer dans un plan, de façon que la tension de la bande créant un déplacement de ces éléments dans ce plan provoque un ac- croissement de la force de pinçage en conséquence. D'autres aspects et avantages propres à cette invention apparaî- tront lors de la description détaillée de l'exemple de réalisation qui va suivre, illustré par les figures annexées. La figure 1 représente l'extrémité d'un mandrin expansible pour enrouleuse comportant un dispositif de pinçage conforme à la présente inven- tion. La figure 2 est une vue en coupe tronquée du pinceur illustré à la figure 1. La figure 3 est une vue agrandie d'une portion de la figure 2 mon- trant le mécanisme dans sa position de dépinçage. La figure 4 est une vue en coupe suivant l'axe 4-4 de la figure 3. La figure 5 est une vue semblable à celle de la figure 3 montrant le mécanisme dans sa position de pinçage. La figure 6 est une vue en coupe suivant l'axe 6-6 de la figure 5. La figure 7 est une vue en coupe partielle d'une variante de réa- lisation de la présente invention. La figure 8 est une vue en coupe suivant l'axe 8-8 de la figure 7. La figure 1 montre un mandrin expansible à trois éléments 10 de construction classique, les trois éléments expansibles étant reeés en 12, 14 et 16. Ces éléments expansibles sont déplacés radialement vers l'extérieur ou l'intérieur au moyen de coins 18 montés sur l'arbre de l'enrouleuse 20. C'est l'élément expansible 12 représenté en traits gras qui revêt une impor- tance particulière car c'est dans celui-ci qu'est incorporé le mécanisme de pinçage de bande 22 objet de la présente invention. Une ouverture 24 s'étend parallèlement à l'axe longitudinal du man- drin. Cette ouverture qui est de forme générale rectangulaire comporte des surfaces 26 et 28 parallèles entre elles et planes, servant au guidage des éléments mobiles du mécanisme 22 qui est contenu tout entier dans cette ou- verture. Les figures 2 à 4 illustrent plus clairement la construction du dispositif de pinçage 22 et sa disposition dans l'élément expansible 12. La figure 4 est une vue agrandie de l'élément expansible 12 suivant la même coupe que la figure 1. On se réfèrera d'abord à cette figure o l'on montre l'ouverture 24 formée dans l'élément expansible 12 qui contient le disposi- tif de pinçage 22. Comme on l'a indiqué précédemment, l'ouverture comporte des surfaces de guidage 26 et 28 parallèles qui sont en contact avec des par- ties adjacentes du mécanisme de pinçage, la surface supérieure 26 étant for- mée par une pièce distincte 27 de l'élément expansible fixée par des boulons 29 et conçue pour protéger le dispositif de pinçage des -efforts importants développés au cours du fonctionnement par la tension de la bande. De plus, elle fournit une surface externe qui -est le prolongement du contour externe du mandrin et possède les caractéristiques de résistance mécanique nécessai- re pour supporter la bobine formée sur le mandrin. L'ouverture 24 située à gauche sur la figure 4 comporte un élargis- sement qui forme une fente 30 dans laquelle la bande métallique vient se loger et dont la profondeur est suffisante pour fournir la surface de pinçage néces- saire et qui limitera également la distance d'introduction de cette bande à l'intérieur du mandrin. Une des surfaces de pinçage 36 est obtenue par une des faces planes composant l'ouverture 24 prévue dans le mandrin, cette surface plane de pin- gage 36 étant orientée de façon à former un angle de 450 environ eau point d'intersection avec la tangente à la circonférence du mandrin. Lorsque le man- drin est en position rétractée, il subiste une fente d'entrée dans le dispo- sitif de pinçage d'une dimension supérieure à l'épaisseur maximum de la bande à pincer et de préférence d'une dimension égale à trois fois cette épaisseur. Le mécanisme de pinçage comprend un certain nombre d'éléments de pinçage semblables 32 reliés, par une articulation d'axe parallèle à l'axe du mandrin, à la barre de commande 34, cette dernière étant en contact avec les deux surfaces de guidage 26 et 28 alors que les éléments de pinçage sont uni- quement en contact avec la surface 28. Les éléments de pinçage comportent une surface externe de pinçage 35 qui est en regard avec la face opposée 36 en vue de réaliser le pinçage de l'extrémité des bandes. Chaque élément de pin- çage 32 comporte au niveau de la face de pinçage 35 un profil courbe de for- me telle que la rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre de l'élément de pinçage 32, due à l'action de tension de la bande, provoque un déplacement de la face 35 en direction de la face 36 qui tendà diminuer l'espace entre ces deux faces et donc à augmenter l'effort de pinçage. L'élément de pinçage 32 comporte donc une surface courbe 35 qui constitue une sorte de came dont la forme est telle que la ligne d'action de la force de serrage passe toujours par le centre de rotation de cette came. Cette came comporte une surface de contact en forme de spirale pre- nant naissance au centre de rotation et développant ainsi une surface de contact toujours tangente à la surface plane pincée; elle est de ce fait auto-bloquante. Chaque barre de pinçage 32 comporte sur sa face interne des pro- tubérances alésées qui se trouvent le mieux représentées sur les figures 2 et 3 et qui permettent, en association avec des protubérances complémen- taires 40, de réaliser l'articulation des différents éléments de pinçage sur la même barre de commande, en utilisant une broche d'articulation com- mune 42 pour relier chaque élément de pinçage 32 à cette barre de commande 34. La figure 3 montre que cette barre de commande 34 comporte sur sa face arrière des rampes qui coopèrent avec des formes complémentaires de la barre de manoeuvre 48. Celle-ci est en contact aussi avec une contre-rampe 50 qui comporte des surfaces 52 qui coopèrent avec les surfaces 51 de la barre de manoeuvre 48, comme l'illustre la figure 3. Les éléments 34, 48 et 50 for- ment un ensemble rectangulaire qui est logé dans l'ouverture 24 et les élé- ments 34 et 48 sont guidés par les surfaces 26 et 28 et par les pions 58, qui permettent au dispositif de pinçage de se rapprocher ou de s'éloigner de la surface de pingage 36. Pour constituer un mécanisme rigide capable de main- tenir les éléments de pinçage et de résister aux efforts de pinçage, sans avoir recours à des moyens de commande devant développer de fortes puissances, les rampes des pièces 34, 48 et 50 ont des angles semblables qui sont auto- bloquants ou presque auto-bloquants, compte tenu du coefficient de frottement entre les surfaces des rampes qui peut être déterminé mathématiquement. Cette propriété d'auto-blocage des rampes empêche tout mouvement de la barre de ma- noeuvre dû à la transmission de la force de serrage, quels que soient les ef- forts que la bande peut exercer sur les différentes pièces constituant le dis- positif de pinçage. Pour le type de mécanisme illustré ici cet angle est d'en- viron 110. Il est important de souligner certaines autres dispositions cons- tructives des pièces 32, 34 et 48. Chaque rampe de l'élément 34 comporte une fente en forme de T 54 recevant une pièce 56 en forme de T qui provoque le mouvement de retrait positif de l'élément de pinçage 32 de sa position de fonctionnement ou de pinçage (figure 6) vers sa position de non fonction- nement ou de libération de la bande (figure 4) lorsque le mandrin est en position contractée et la barre de manoeuvre 48 en position reculée. Les éléments de pinçage, les pièces 34, 42 et 32 de la figure 4 se déplacent de la position d'ouverture vers la position de pinçage, par un mouvement d'ensemble situé dans un même plan, sous l'effet de pions de gui- fixés dage 58 (figure 3)/sur la pièce 34, ces pions se déplaçant dans les lumières en T 60 situées sur la face inférieure de l'élément expansible 12 (figure 4). Pendant ce mouvement, l'actionnement de la barre de manoeuvre 48 engendre une composante de force perpendiculaire à la direction de la force produisant le pinçage, les pions 58 s'opposant à cette composante de force perpendicu- laire de façon que le mouvement des éléments de pinçage ne seeffectue que selon la direction des efforts de pinçage. Un système semblable est utilisé pour limiter le mouvement de la barre 48 (figure 3) à un mouvement parallèle aux contre-rampes 52. A cet effet les pions 62 sont fixés sur la barre 48 et se déplacent dans des lu- mières en forme de T 64 situées sur la face inférieure de l'élément expansi- ble 12. Ces lumières sont disposées parallèlement aux rampes 52 de la pièce fixe 50. La pente de la lumière 64 par rapport à l'axe de la pièce 48 déter- mine la direction et l'ampleur du mouvement des pièces 34 et 48. Le profil symétrique de la barre de manoeuvre 48 permet d'obtenir un mouvement de l'ensemble du dispositif de pinçage dtassez grande amplitude pour un déplacement relativement réduit de la barre de manoeuvre 48. En adap- tant l'angle d'inclinaison des rampes de la barre de manoeuvre 48 à la cour- se requise pour la manoeuvre de pinçage et à la course requise pour l'expan- sion ou la contraction des éléments expansibles du mandrin, et en tenant compte de l'espace disponible dans la cavité de cet élément expansible, des mouvements amples du dispositif de pinçage peuvent être obtenus tout en ayant un angle de coin assez peu prononcé. Dans la plupart des applications, l'an- gle de coin peut être auto-verrouillable en utilisant des lubrifiants spéci- fiques pour obtenir un coefficient de frottement déterminé. En se référant à la figure 2, on notera que l'élément de pinçage 32 se compose de plusieurs éléments alors que les autres pièces de l'ensemble pinceur 34 et 42 et la bar- re de manoeuvre 48 ainsi que la contre-rampe 50 sont d'une seule pièce. Le pré sente fait d'avoir un élément de pinçage en plusieurs tronçons/l'avantage important de permettre à une barre de commande unique 32 d'effectuer le pinçage d'une ou plusieurs bandes de métal en créant des forces de pinçage efficaces même si la ou les bandes pincées présentent des variations d'épaisseur, ou si les bandes pincées individuellement sont d'épaisseurs inégales entre elles. Comme on l'a exposé précédemment, les éléments de pinçage 32 s'ar- ticulent sous l'effet d'un mouvement vers l'extérieur causé par la tension de l'une quelconque des bandes pincées. Cette articulation qui est réalisée par le pivotement des éléments de pinçage 32 autour de l'axe 42 provoque un accroissement de la force de serrage de façon à prévenir tout glissement vers l'extérieur de la ou des bandes. La manoeuvre de la barre 48 peut être _ effectuée de différentes façons. Par exemple, comme il est représenté figure 2, l'extrémité de la tige 66 fixée à cette barre de manoeuvre 48 peut être reliée à une source d'énergie séparée (non représentée), par exemple un dis- positif de vérins ou 8tre reliée directement à une partie mobile du mandrin en expansion au moyen d'une biellette. Ce dernier système est celui que l'on préconise pour effectuer la manoeuvre de pinçage car il lie le mouvement du dispositif de pinçage au mouvement d'expansion ou de contraction des éléments expansibles du mandrin et rend ces fonctions interdépendantes. Une autre caractéristique du dispositif que l'on vient de décrire et qu'il est important de souligner est la conception du mécanisme d'action- nement qui permet un positionnement rigide et auto-bloquant du dispositif de pinçage, le tout requérant peu d'encombrement, comme le montrent le figures 5 et 6. Dans cette position, si l'une ou plusieurs des bandes a tendance à sortir de la fente 30 alors qu'elle est maintenue par les éléments de pinçage 32, le ou les éléments pivoteront, provoquant ainsi le déplacement de la par- tie inférieure de ces éléments de pinçage, augmentant ainsi progressivement la force de serrage en fonction du mouvement de la bande, tandis que les ram- pes de serrage maintiendront la barre de commande dans sa position de serrage. Lorsque l'on désire obtenir le recul de la barre de commande et donc des élé- ments de pinçage, l'action des rampes de serrage et le mouvement solidaire des pièces 32, 34 et 48 créeront une force positive de desserage qui agira sur les éléments de pinçage provoquant la libération rapide et fiable des ban- des et l'ouverture complète du dispositif de pinçage. Si l'on se réfère maintenant aux figures 7 et 8 qui, comme on l'a déjà indiqué, représentent une variante de la présente invention, on peut com- prendre que les remarques faites plus haut concernant la structure et le fonc- tionnement de l'enrouleuse et, en particulier, du dispositif de pinçage, s'ap- pliquent aussi à cette variante. L'élément expansible du mandrin, toutefois, au lieu d'avoir une ouverture rectangulaire possède une ouverture trapézolda- le 70 comme le montre la figure 8. Deux éléments de pinçage 72 et 74 de profil particulier sont montés dans le logement 70. Ces deux éléments comportent des surfaces externes sem- blables inclinées 76 qui coïncident avec des surfaces complémentaires 78 formées dans le logement 70. Chacun de ces deux éléments de pinçage compor- tent une face interne qui fait face à l'autre face interne de l'autre élément de pinçage, ces deux faces étant celles qui effectuent le pinçage de la bande. Ces faces internes 80 sont montrées dans une position de contact l'une avec l'autre, ce qui illustre la position de serrage, c'està-dire la position fermées obtenue en déplaçant vers l'extérieur les éléments (72, 74). Une série de ressorts de séparation 82 est disposée entre les élé- ments de pinçage 72 et 74 pour permettre leur écartement uniforme pendant la manoeuvre d'ouverture, afin d'ouvrir une fente pour l'introduction de la bande de métal. Des protubérances en forme de T se trouvent à la partie in- férieure des éléments de pinçage. Ces protubérances en forme de T formant des glissières s'emboitant dans la pièce 86 permettent une liaison positive selon une direction radiale tout en autorisant un glissement des éléments de pinçage dans la direction perpendiculaire qui correspond à la direction dans laquelle s'effectue l'opération de pinçage. La pièce 86 comporte en ou- tre des surfaces en forme de coin 88 qui s'emboîtent de façon complémentaire dans les surfaces en forme de coin 90 formées sur la barre de manoeuvre 92. Les brides en forme de T décrites assurent une fermeture positive du dispo- sitif de pinçage, et le léger jeu de fonctionnement permet aux éléments de pinçage de se caler contre la bande métallique dès le commencement du serra- ge et permet aussi l'action individuelle des différents éléments de pinçage pour compenser une éventuelle variation de l'épaisseur de la bande. Les -coins de la contre-rampe 86 et de la barre de manoeuvre 92 sont maintenus dans leur position de travail par des épaulements de façon à ce qu'au moment du recul de la barre de manoeuvre 92, les éléments de pinçage 72 et 74 s'écar- tent. La barre de manoeuvre 92 est supportée sur toute sa longueur par une surface rigide de glissement 94 appartenant à l'élément expansible 68. - Une tige 98 est reliée à la barre de manoeuvre 92, afin de transmettre à cet- te barre les mouvements pour effectuer l'ouverture ou la fermeture des élé- ments de pinçage 72 et 74. Les rampes complémentaires de ce dispositif sont, comne pour l'autre dispositif décrit précédemment, de préférence, autobloquan- tes. Les éléments de pinçage 32, 72 et 74 sont de préférence en forme de barre. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits; elle en comporte au contraire toutes les variantes et l'on peut modifier les points de détail sans pour autant sortir du cadre de l'in- vention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de pinçage monté sur le mandrin d'une enrouleuse de bandes métalliques pouvant présenter des variations d'épaisseur, destiné à maintenir durant l'enroulement la ou les bandes métalliques, caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs éléments de pinçage juxta- posés définissant une fente dans laquelle vient s'insérer l'extrémité de la ou des bandes métalliques, un dispositif permettant de déplacer simultané- ment ces éléments de pinçage afin de modifier cette fente pour réaliser le pinçage ou la libération de la ou des bandes, chaque élément de pinçage étant en outre déplaçable individuellement l'un par rapport à l'autre, sous l'effet de la tension de la bande, afin d'accroître en conséquence l'effort de pinçage. 2.- Dispositif de pinçage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est monté sur un mandrin expansible et est actionné automatiquement au moment de l'expansion ou de la contraction du mandrin. 3.- Dispositif de pinçage selon ltune des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les éléments de pinçage sont montés pivotants, la tension de la bande créant leur pivotement de façon à accroître la force de pinçage. 4.- Dispositif de pinçage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les éléments de pinçage Q2) comportent une sur- face de pinçage courbe (35) constituant une came ayant une forme de spirale prenant naissance au centre de rotation, de façon que la ligne d'action de la force de pinçage passe toujours par le centre de rotation de la came, afin de développer ainsi une surface de contact toujours tangente à la sur- face plane pincée, pour obtenir un pinçage auto-bloquant. 5.- Dispositif de pinçage selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que les moyens de déplacement des éléments de pinça- ge comprennent une barre de manoeuvre (48) déplaçable, comportant des rampes qui coopèrent avec des contre-rampes(52) d'une pièce arrière fixe (50), et avec des rampes (32) d'une barre de commande (34) supportant les éléments de pinçage (32) et guidée de façon à se déplacer selon la direction de pinçage. 6.- Dispositif de pinçage selon la revendication. 5, caractérisé par le fait que les moyens de déplacement comprennent en outre, au niveau des rampes, des moyens de guidage en forme de T (62, 64, 54, 56) destinés à ramener en position d'ouverture les éléments de pinçage (32) lors- que la barre de manoeuvre (48) est repoussée. a 7.- Dispositif de pingage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les éléments de pinçage (72, 74) comprennent chacun des faces inclinées glissant sur des rampes (78) forménes dans un lo- gement (70), de façon que le déplacement vers l'extérieur des éléments de pinçage rapproche leu4surface de pinçage (80), le déplacement des éléments de pinçage étant réalisé à l'aide du déplacement d'une barre de manoeuvre (92) comportant des rampes inclinées (88) agissant sur une barre de com- mande (86) supportant les éléments de pinçage. 8.- Dispositif de pinçage selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que les rampes inclinées (44, 52, 88) destinées à transformer le mouvement des barres de manoeuvre en un déplacement des élé- ments de pinçage, ont une inclinaison telle que ce mécanisme de transforma- tion de mouvement est auto-bloquant. a