Brevet FR2510914A1 — publié le 19830211

L'invention concerne un dispositif pour la commande d'une machine à étirer, à chariots, fonctionnant à différentes vitesses de travail, dont chaque chariot est équipé d'un dispositif de serrage qui, télécommandé par l'arbre principal, amorce chaque fois, à l'intérieur d'une faible zone de déplacement déterminée, un mouvement de serrage contre le matériau à étirer. L'inconvénient des installations connues de ce type et fonctionnant à l'air comprimé réside dans le fait que le temps qui s'écoule entre la mise en service et l'exécution du serrage est démesurément long, ce qui fait que la temporisation doit autre compensée par des éléments de commande spécifiques (voir le brevet allemand 1 930 700). Cet inconvénient apparat essentiellement lorsque l'installation est appelée à fonctionner à des vitesses de travail variables. La temporisation a des répercussions particulièrement gênantes dès que la machine à étirer à chariots atteint des vitesses de travail très élevées. Dans les cas les plus courants, la temporisation couvre des périodes variant entre 50 et 100 ms. En général, seules sont admissibles des temporisations ne dépassant pas 10 ms pour autant qu'on ne déborde pas la plage dite de recouvrement, c'est-à-dire un angle de rotation dit de recouvrement.Ce dernier peut présenter une ouverture maximum de 15 , Sans précautions et sans mesures de protection particulières, les éléments de commande connus ne résisteraient ni aux accélérations, ni aux vitesses dépassant certaines limites, d'autant moins que le transfert du mouvement d'avance d'un chariot sur l'autre s'effectuerait en en dehors des limites de l'angle de rotation de recouvrement, ce qui provoquerait une chute instantanée et une reprise brusque de la vitesse de travail et a fortiori des avaries sur le matériel et sur la machine.L'élargissement de l'angle de rotation de recouvrement s'oppose à des difficultés techniques insurmontables, c'est-à-dire qu'il conduirait à la mise en place de cames d'avance et de retour avec des pente d'une raideur inhabituelle. I1 y a donc lieu d'utiliser les équipements de commande supplémentaires cités plus haut si l'on veut compenser les temps de réponse susceptibles d'assurer le transfert du mouvement d'avance à l'intérieur des limites de l'angle de rotation de recouvrement. Ces équipements de commande tant électriques qu'électroniques compliquent la structure et le fonctionnement de la machine. Les équipements de commande mécaniques fonctionnent pratiquement sans temporisation, mais présentent par contre les inconvénients suivants a) coûts importants des appareils mécaniques, b) usure non négligeable de ces appareils, notamment à grande vitesse, provoquée par l'impact des forces, proportionnelles à la masse, sur les butées fixes, c) cliquetis gênant, d) Jeu au niveau des articulations et des paliers. I1 incombe a' l'invention de réaliser le serrage du matériau à étirer par le dispositif de serrage, à l'inté- rieur d'une zone de déplacement réduite de manière telle qu'elle se situe encore à l'intérieur des limites de la plage de recouvrement citée ci-dessus. Le problème ainsi posé est résolu par une colonne de liquide au moins, de faible compressibilité, de faible résistance à l'écoulement et d'un volume constant, qui est entratnée obligatoirement par l'arbre principal dans un mouvement synchronisé de va et vient assurant ainsi la transmission du mouvement de l'arbre principal sur le dispositif de serrage. Cette mesure fait que le dispositif défini par l'invention ne comporte ni soupapes affectées au processus de commande, ni complications autres et que le serrage du dispositif du serrage effectue avec sécurité sur chaque chariot et à l'intérieur de la zone de déplacement réduite, citée ci-dessus. I1 apparat que le dispositif défini par l'invention comporte toute une série de soupapes, il est par contre bien établi qu'il s'agit exclusivement de soupapes auxiliaires qui ne sont en aucune manière affectées au processus de commande proprement dit. L'avantage fondamental du dispositif défini par l'invention réside dans le fait qu'il se prête beaucoup plus facilement aux grandes vitesses que les dispositifs connus. Un autre avantage de ce même dispositif défini par l'invention apparat dans la faiblesse des bruits émis même aux grandes vitesses. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortent de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent divers exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue schématique en élévation, après dépose de la paroi latérale, d'une machine à étirer à deux chariots, dont un premier et un deuxième chariot d'étirage, ainsi qu'un certain nombre de pièces du dispositif de commande défini par l'invention. - la figure 2 représente une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 avec un cylindre de commande et la came de commande de l'opération "retrait", cylindre qui peut Autre aussi le cylindre de commande unique d'une machine à étirer avec le seul chariot à fonctionnement discontinu, non décrit spécialement dans le cadre de la présente invention. - la figure 3 représente une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1 de deux cylindres de commande opposés l'un à l'autre de 180 de part et d'autre d'une came de commande de l'opération "traction" sur une machine à étirer à deux chariots. - la figure 4 représente une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 1 d'une came de commande avec interrupteur. - la figure 5 représente une structure qui diffère de celles des figures 2 et 3 par le fait que les trois cylindres de commande sont décalés de 120 entre eux et sur la périphérie d'une came de commande équipant une machine à étirer à trois chariots non décrite dans le cadre de la présente invention et - la figure 6 est un schéma de fonctionnement du circuit hydraulique d'un dispositif de commande défini par l'invention et destiné à équiper une machine à étirer à deux chariots. La description ci-après se limite à une machine à étirer à deux chariots telle qu'elle est représentée dans les figures 1 et 6. La machine à étirer 1 comporte les deux chariots d'Q- tirage 2 et 3 dont le mouvement de va-et-vient est provoqué par les cames 4 et 5 fixées sur l'arbre principal 6, lui-même entraidé par l'intermédiaire d'un Jeu d'engrenage 15. I1 importe que les cylindres de commande 7, 8, 9, placés sur les deux cylindres d'étirage effectuant un mouvement de va-et-vient provoquent, à certåins points précis définis sur la course des cylindres d'étirage, l'ouverture et la fermeture des mâchoires de serrage et assurent ainsi un mouvement d'avance continu du matériau à étirer.Le dispositif de commande défini dans le cadre de la présente invention est assisté d'un circuit hydraulique de manière que les cames de commande 10 et 11 assurent le coulissement des pistons 13', 13" et 13111, qui se déplacent dans les cylindres respectifs 12', 12" et 12' et qui, par l'intermédiaire d'une canalisation partiellement souple, provoquent des impulsions du fluide hydraulique, lesquelles actionnent les cylindres de commande des mâchoires de serrage 7, 8, 9. Le grand avantage de cette commande réside dans l'absence totale de toute temporisation, inévitable par contre sur l'ensemble des systèmes de commandes connus, équipés eux de commutateurs et de soupapes de commutation. Le dispositif de commande défini par l'invention fait apparaître qu'une augmentation de la vitesse d'étirage de vin à vmax ne provoque qu'une temporisation très max faible à croissance pratiquement proportionnelle qui, pour une vitesse de v = 1SO m/min reste inférieure à 10 ms. A la vitesse d'étirage de v max = 150 m/minute et la temporisation correspondante de t = 10 ms correspond max une distance de retard du chariot d'étirage de smax = max = 150 0,01 = 0,025 m 60 60 Une double course in du chariot d'étirage étant de lm, l'angle de rotation, dit de recouvrement, nécessaire pour le recouvrement d'un mouvement d'avance du chariot d'étirage est de 360- .Smax = 360.0,025 = 9O Sur les machines d'étirage connues cet angle de rotation de recouvrement est supérieur à 90 d'où il est dta- bli que le dispositif défini par l'invention garantit une sécurité suffisante des processus d'ouverture et de fermeture des mtchoires de serrage. Bien entendu les cames de commande 10 et 11 fixées sur l'arbre principal 6 doivent présenter la forme voulue et être réglées en conséquence. L'utilisation d'un fluide hydraulique pour la transmission de la force de commande offre, par rapport à comprimé utilisé Jusqu'alors, l'avantage de pouvoir travailler à des pressions très nettement supérieures a celles consenties par l'air comprimé. Il est ainsi possible d'assurer la transmission de forces très supérieures et d'éliminer amplement les imprécisions de commande provo quées par les forces centrifuges. Il est apparu également que les colonnes de liquide placées entre les cylindres de commande 12', 12" et 12"' et les cylindres de commande des mSchoireo 7, 8 et 9 présentent un degré d'incompressi- bilié amplement suffisant dans le cadre de la présente application. Le remplissage du circuit hydraulique et l'alimentation permanente en fluide sont assurés par une station hydraulique 19 équipée d'une pompe (figure 6)* Les forces de serrage agissant sur les mâchoires ne sont pas fournies par cette pompe, mais par le moteur d'entraînement principal, non représenté sur le dessin, qui agit par l'intermédiaire de l'axe principal 6, des cames 10 et 11 et des cylindres 12', 12" et 12'". La soupape de réduction de la pression 20 règle la pression de remplissage sur le ouaté "fermeture", alors que la soupape de réduction de la pression 21 contrôle la pression sur le c8té "ouverture" dn dispositif. La position des cylindres 7, 8, 9, correspond à la position d'ouverture des mâchoires de serrage.Le fluide hydraulique passe par la soupape de retenue 22 et aboutit dans les cylindres 7, 8, 9 qui sont maintenus dans la position d'ouverture des machoires de serrage. Le réservoir 23 reste vide aussi longtemps que la pression gazeuse qui y règne ne sera pas réduite. La soupape df4- tranglement 24 est presque fermée et sert à l'échange du liquide et à la vidange. Sur le côté "fermeture" du dispositif, le fluide hydraulique traverse les soupapes de retenue 23, 26', 26t, 26'" pour arriver dans les cylindres de commande 12, 12" et 12t n ainsi que, selon la position des pistons dans les cylindres de commande, dans le réservoir en transitant sur le retour par les sorties des cylindres 14', 14" et 14'" et les soupapes d'amorçage 27', 27" et 27'". Dans un premier temps, les réservoirs 28', 28" et 28'" restent vides étant donné que la pression gazeuse n'y est pas rd- duite. Pendant ce temps, le réservoir 29 se remplit.Par ailleurs, les soupapes de commutation 30', 30" et 30'" restent fermées en position de repos, étant donné que le fluide hydraulique ne parvient pas aux cylindres 7, 8, 9. Los mtchoires de serrage restent donc ouvertes, même si pendant le fonctionnement de la machine les pistons des cylindres do commande 12', 12t, 12'" effectuent des mouvements de va-et-vient. Les soupapes de limitation de la pression 31', 31" et 31''' sont des soupapes de sécurité qui ne sont pas placées sur le passage normal du fluide hydraulique se dirigeant vers le réservoir de la station hydraulique. Le processus d'tirage sera commenté ci-après en référence à la figure 6. Pendant le fonctionnement de la machine à étirer 1, les chariots d'étirage 2 et 3 effectuent, dans le sens opposé de l'un par rapport à l'autre, un mouvement de va-et-vient. Les disques à cames 10, 11, effectuent un mouvement de rotation synchronisé sur le mouvement des disques à cames 4, 5, qui entratnent les chariots d'étirage 2 et 3 et impriment aux pistons 13', 13", 13ru, des cylindres de commande 12', 12, 12'", un mouvement de va-etvient d'avant en arrière, ce qui a pour effet à chaque course d'avance d'un piston (le piston 13' par exemple) de diriger le liquide déplacé dans le réservoir approprié 28'.Le liquide évacué en direction du réservoir 28 provoque, dès que la position du disque à cames 10 le permet, le mouvement de retour du piston 13 du cylindre de commande 12'. Un signal de commutation"Retracter en" déclenché par le conducteur de la machine ne prend effet qu'au moment où le premier chariot d'étirage 2 effectue la course "retour", car ce n'est qutà ce moment que l'anneau de commutation 16 entrain par l'arbre principal 6 actionne et ferme l'interrupteur 17 (fig. 4). Ce signal provoque l'inversion de la soupape de commutation 30' et il s'établit dans un premier temps, sur le c8té du piston du cylindre 7, une pression encore insuffisante pour déplacer le piston de sa position de repos. Ce n'est que lorsque le piston 13' actionné par le disque à came 10, coulisse dans le cylindre de commande 12' que la sortie du cylindre 14 reliée au réservoir se ferme et que le liquide expulsé du cylindre de commande 122 s'écoule par l'intermédiaire des soupapes de commutation 30' et 32 dans le cylindre 7 qui ferme les mâchoires de serrage à la hauteur du point mort avant du premier chariot d'étirage 2. Ainsi lors du mouvement d'avance suivant du chariot d'étirage 2, le matériau à étirer est rentré sans à-coups. Etant donné que le volume de liquide expulsé par le piston 13t est supérieur au volume absorbé par le cylindre 7 avant la fermeture des mâchoires de serrage, le volume résiduel après avoir vaincu la pression gazeuse, s'écoule dans le réservoir 28'.Le liquide refoulé vers le côté de la tige du piston du cylindre 7 s'est écoulé dans le réservoir 23. A la fin de la course de rentrée du chariot étirage 2 le disque à came 10 autorise la course retour du piston de commande 13', ce qui provoque ltécoulement du liquide hydraulique provenant tant du réservoir 28' que de la station hydraulique 19 dans le cylindre de commande 12t en transitant par la soupape de réduction de pression 20. Au plus tard, lors de la course retour du chariot étirage 2, les mâchoires de serrage libèrent la barre rentrée. Le liquide qui du réservoir 23 s'écoule dans le cylindre 7 réduit la pression existant sur le coté du pis ton et permet à la tige de rentrer dans le cylindre. Le liquide refoulé sur le côté du piston du cylindre 7 passe par les soupapes de commutation 32 et 30' ainsi que par le cylindre de commande 12' et la soupape d'amorçage 27 avant d'être recueilli dans le réservoir. A l'issue de cette première course de rentrée à l'aide du cylindre 7 actionnant les mâchoires de serrage, la soupape de commu tation 32 est de nouveau inversée. Ce processus de rentrée se reproduit avec la différence toutefois que c'est le liquide refoulé par le piston 1t' du cylindre de commande 12' qui parvient par l'inter médiaire de la soupape de commutation 30' et la soupape de commutation inverse 32 dans le cylindre 8 qui, en provoquant alternativement l'ouverture et la fermeture des mâchoires de serrage, effectue également deux ou trois courses isolées. Le processus de rentrée est suivi d'un processus d'étirage continu. Pendant le processus de rentrée, le disque à cames 10 était positionné sur l'arbre principal 6 de manière que les courses de rentrée s'amorcent à la hauteur du point mort avant du chariot d'étirage 2. Puis le disque à cames 11 doit être positionné de manière que la distance de recouvrement soit respectée. Le disque à cames 11, qui contrôle le processus d'étirage continu présente une distorsion contraire au sens de la rotation de manière que les cylindres 8, 9, qui sont placés sur les chariots d'étirage 2,3, et qui commandent les mâchoires de serrage ne puissent fermer ces dernières qu'au début de la plage de recouvrement. Pendant le processus de rentrée commenté ci-dessus, le matériel à étirer est rentré par le premier chariot d'étirage 2 et par étapes successives isolées Jusqu'à ce que l'extrémité de tête se trouve placée derrière le deu xième chariot d'étirage 3. Pendant que s'effectue le re- tour du chariot d'étirage 3, une opération de commande, tenant compte de cette situation, inverse les soupapes de commutation 30' et 32 dans leur position de départ et provoque la mise en service de la soupape 30" coordonnée au chariot d'étirage 2 et de la soupape 30"n coordonra8e au chariot d'étirage 3. Le mouvement d'avance progressif et sans heurts du matériau à étirer réalisé pendant le processus de report du premier chariot d'étirage 2, effectuant sa dernière course de rentrée sur le deuxième chariot 3 prAt à effectuer sa première course d'étirage, s'effectue sous g'ffe d'une première poussée hydraulique provoquée par le pis- ton 13", par l'intermédiaire de la soupape de commutation 30'" et en direction du cylindre 9 sur le chariot d'étui rage 3, suivie d'une deuxième poussée hydraulique provoquée par le piston 13'" par l'intermédiaire des soupapes de commutation 30" et 32 et en direction du cylindre 8 sur le chariot d'étirage 2. Les fonctions isolées se répétant alternativement en vue de l'étirage continu se différencient des fonctions du processus de rentrée par le fait que pour l'étirage l'on dispose de deux cylindres de commande 13" et 12"' diamé- tralement opposés sur le pourtour d'un seul disque à cames commun 11. Le processus d'étirage continu est assuré par des courses de va-et-vient qui sont effectuais alternativement par les cylindres 8 et 9 actionnant les mftchoires de serrage et répercutées sur les chariots d'étirage 2 et 3 dent les parcours d'avance se recouvrent mutuellement. L'interruption du processus d'étirage, sans interrompre le fonctionnement de la machine, s'effectue par l'inversion des soupapes de commutation 30" et 30'n. L'exemple de réalisation schématisé dans la figure 5 fait apparaltre plusieurs cylindres de commande répartis dans le sens radial sur le périmètre d'un meme disque à cames. Selon un exemple de réalisation encore différent, plusieurs disques à cames peuvent être placés en ligne et réglables entre eux dans le cas ob une telle disposition est exigée pour des motifs d'encombrement ou de fonctionnement par exemple. Revendications 1 - Dispositif pour la commande d'une machine à étirer, à chariots, fonctionnant à différentes vitesses de travail dont chaque chariot est équipé d'un dispositif de serrage qui est télécommandé par l'arbre principal et qui amorce, chaque fois, à l'intérieur d'une faible zone de déplacement déterminée un mouvement de serrage contre le matériau à étirer, caractérisé par une colonne de liquide au moins, de faible compressabilité, de faible résistance à l'écoulement et d'un volume constant, qui est entraîné obligatoirement par l'arbre principal (6) dans un mouvement synchronisé de va-et-vient et qui assure ainsi la transmission du mouvement de l'arbre principal sur le dispositif de serrage. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des éléments élastiques assurent l'ouverture du dispositif de serrage. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qutun coussin de gaz assure les fonctions des éléments élastiques. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première colonne de liquide assure la fermeture du dispositif de serrage et en ce qu'une deuxième colonne de liquide en assure l'ouverture. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un disque à cames réglable, au moins (10, 11), entraîné par l'arbre principal (6) assure la commande d'un piston, au moins (13', 2 13", 13"t) coulissant dans un cylindre compresseur (12', 12", 12ll) relié par l'intermédiaire de la colonne de liquide à un cylindre de commande (7, 8, 9) d'un dispositif de serrage. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une soupape de commutation, au moins (30', 30n, 30t est intercalée dans la canalisation de raccordement reliant le cylindre compresseur (12t, 12", 12'") au cylindre de commande (7, 8, 9). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une station hydraulique (19) équipée d'une pompe assure le remplissage général et l'alimentation en liquide hydraulique de l'ensemble du dispositif. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par la présence de réservoirs appropriés (23, 28, 29) de soupapes de retenue (22,- 25-, 26), de soupapes de réduction de pression (20, 21) et de soupapes de limitation de pression (31). 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 5, caractérisé en ce que chaque cylindre compresseur (12) comporte une ouverture d'écoulement (14) qui limite l'écoulement et maintient ainsi le liquide à un volume constant après chaque course double du piston (13). 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un élément (27) entraine le libre écoulement par l'ouverture d'écoulement (14). 11 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un anneau de commande réglable (16) entrain8 par l'arbre principal (6) est coordonné à un interrupteur (17) qui agit aux seuls points pré-déterminés.