Brevet FR2572962A1 — publié le 19860516

DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT EN ROTATION DES GALETS DE TRAVAIL D'UNE INSTALLATION DE LAMINOIR PLANETAIRE La présente invention concerne les installations de laminoir planétaire, universel ou non, pour le laminage de pro- duits métalliques, longs ou plats, notamment en acier. Elle a trait plus spécialement à l'entraînement en rotation des galets de travail qui équipent les rotors de ces installations. On rappelle qu'un laminoir planétaire consiste toujours, dans son principe, dans le fait que les cylindres (ou galets) de travail peuvent non seulement tourner autour de leur axe, mais également se déplacer dans l'espace selon une trajectoire cylindrique qui n'est pas nécessairement de révolution et qui n'est pas nécessairement fermée. Les installations de laminage planétaire considérées ici sont celles dans lesquelles les galets sont montés en rota- tion libre sur leurs axes, lesquels sont parallèles entre eux et répartis à la périphérie de rotors dont l'axe de rotation est lui-même parallèle à ceux des galets. Les rotors sont groupés par paire de part et d'autre du produit à laminer. Un laminoir planétaire dit "universel" est un outil de transformation spéci- fique aux produits longs et qui présente au moins deux paires de rotors, décalées angulairement autour du produit à laminer afin de pouvoir en laminer chacune de ses faces. Quelque soit le type d'installation, universel ou non, les galets viennent périodiquement, sur une portion de leur orbite, appelée arc de travail, au contact du produit à laminer. Ils acquièrent alors brusquement une vitesse élevée de rotation sur euxmêmes déterminée par la vitesse du rotor qui les porte et par les conditions de contact avec le matériau à laminer. On sait que ces brusques accélérations de la rotation de chaque galet au cours des premiers instants du contact avec le produit à laminer peuvent conduire à une usure précoce des galets, ainsi qu'à des défauts ultérieurs sur la surface des produits. La présente invention a pour but de résoudre ce pro- blème. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'en- traînement en rotation des galets de travail d'une installation de laminoir planétaire, par une rampe associée à chaque rotor, disposée extérieurement à celui-ci et sur laquelle roule chaque galet avant de venir laminer le produit et dont tout point de la bande de roulement est situé à une distance de l'axe du rotor comprise entre les distances à cet axe des points de la généra- trice de contact de la surface de chaque galet avec le produit à laminer, respectivement le point le plus proche et le point le plus éloigné de l'axe du rotor. Dans le cas de galets à surface de laminage cylindrique de révolution (laminage de produits plats), tous les points de la génératrice de contact étant par définition à égale dis- tance de l'axe du rotor, la bande de roulement de la rampe se trouve alors à la même distance de l'axe du rotor de cette géné- ratrice. Par contre, dans le cas du laminage de produits longs, par exemple des billettes en acier, les galets ont généralement - la forme d'un diabolo. Les deux parties coniques sont raccordées à leur petite base par un arrondi formant une gorge dont le fond lamine les arêtes du produit et les flancs laminent les côtés du produit de part et d'autre de cette arête (voir par ex. la demande de brevet EPA-0000290 ou la demande de brevet français n 84/02803 (AFBI 747)). Dans ce cas, on aura avantage à disposer la rampe de manière que sa bande de roulement soit à une distance de l'axe du rotor associé voisine, voire égale, à celle de la demi-pro- fondeur de la gorge. Plus généralement, il peut être souhaitable de ménager aux extrémités des galets des tourillons pour la mise au contact de la rampe, ces tourillons étant situés en dehors de la surface de laminage du galet. Avantageusement, la bande de roulement de la rampe et/ou les tourillons sont pourvus d'une garniture à friction pour pallier la tendance du galet à patiner sur la rampe. Comme on le comprend, l'invention consiste donc, dans ses caractéristiques essentielles, à équiper une installation de laminage planétaire de moyens statiques placés extérieurement à chaque rotor et destinés à conférer aux galets un mouvement déterminé de rotation sur eux- mêmes avant qu'ils soient mis au contact du produit à laminer, le sens de cette rotation préa- lable étant le même que celui de la rotation sur lui-même qu'ac- quière naturellement le galet lorsqu'il parcourt son arc de travail. En outre, la vitesse de rotation préalable des galets n'est pas quelconque, mais adaptée- à celle acquise normalement en phase de laminage au contact du produit, de sorte que l'on évite aussi une accélération brutale de la rotation des galets dans les premiers moments de leur venue au contact du produit. En somme, le résultat recherché par l'invention est la suppres- sion, ou du moins une forte atténuation, de la discontinuité du mouvement de rotation d'un galet sur lui-même qui existe habituellement entre le moment de son engagement sur son arc de travail et les instants précédents o il est libre de rotation sur son axe. L'invention sera de toute façon bien comprise, et d'au- tres aspects et avantages ressortiront plus clairement de la description qui suit, donnée en référence aux planches de dessins annexées, sur lesquelles: - les fig. la et lb sont des schémas à finalité pédago- gique permettant de bien comprendre le principe de l'invention, le schéma la étant une représentation réelle d'un galet à gorge pour produit long, le schéma lb étant, en correspondance de cote, une représentation fictive du galet de la fig. la; - la fig. 2 est une vue en section longitudinale médiane d'un galet de travail au contact par ses tourillons d'extrémité avec la rampe de roulement; - la fig. 3 est une vue schématique en coupe transversale médiane du galet et la rampe de roulement selon le plan AA de la figure 2. Les figures la et lb illustrent la notion de "rayon de roulement" qui va permettre de comprendre les fondements de l'invention. Le "rayon de roulement" R est le rayon intérieur d'une bague fictive 1, statique, ayant pour axe, l'axe 2 du rotor (non représenté), et sur laquelle un galet fictif cylin- drique 3, ayant même axe que l'axe 4 du galet réel 5 (représenté sur son axe de travail laminant une billette d'acier 6), roule- rait en prenant une vitesse de rotation sur lui-même Ilf, identi- que à la vitesse de rotation vraie úI que prend le galet réel 5 sur son axe de travail. Il s'agit ici de la vitesse Il du mouve- ment de rotation stabilisé, donc sans glissement, que prend le galet 5 sur son arc de travail au terme de sa phase d'accélé- ration brutale qui a lieu au cours des premiers instants de sa venue au contact du produit. Cette vitesse l est une grandeur mesurable par des moyens usuels. De même, la vitesse de rotation (J du rotor autour de son axe 2 est imposée et constante. On aura noté que son sens est bien entendu opposé à celui de la rotation du galet 5. On voit dès lors que si l'on désigne par R le rayon de l'orbite engendrée par l'axe 4 du galet réel 5, le galet fictif 3 a un rayon = Rr - R et il existe entre le rayon connu R et le rayon inconnu p, la relation suivante qui exprime la condition du roulement sans glissement recherchée Re _ 12 f Cette relation, exprimée en valeur absolue, permet de déterminer p, connaissant f que l'on prend égale à, selon: R = ô _ (avec l=2f) f La présente invention consiste donc, comme on le voit sur les figures 2 et 3, à doter chaque rotor (symbolisé par son axe 2) d'une rampe extérieure 7 fixe, solidaire du bâti de l'installation, présentant une bande de roulement 8 de profil longitudinal de forme circulaire centré sur l'axe 2 et de rayon Rr = R + P, o P peut être déterminé à l'aide de la relation précédente. En outre, sur la périphérie du galet 5, une piste circulaire 9 est ménagée, de même axe 4 que le galet et de rayon P déterminé par la relation précédente. - Ainsi, avant d'aller au contact du produit à laminer 6, le galet vient rouler sur la bande 8 de la rampe 7 par l'intermédiaire de sa piste 9, o il acquiert déjà la vitesse de rotation sur lui-même -C que lui imposerait normalement par la suite le contact avec le pro- duit à laminer lorsqu'il parcourera son axe de travail TT' (fig.3). On observera que, dans le cas de galets du type "dia- bolo", tels que considérés dans cet exemple (laminage de produits longs), le rayon I définit une piste 9 qui nécessairement se situe à une cote P de l'axe du galet intermédiaire entre les cotes extrêmes de l'emprise du galet, c'est-à-dire entre la cote G du fond de gorge 13 laminant l'arête du produit 6 et la cote F des points d'extrémités 14 des flans 15 de la gorge laminant les cotes du produit de part et d'autre de cette arete. Ceci étant, l'expression "piste 9 ménagée à la périphérie du galet", doit être prise dans son acception la plus générale, c'est-à-dire englobant le fait simplement de positionner la rampe 7 de manière que le contact avec le galet s'opère en des points de sa génératrice situés sur un cercle de rayon ( et ceci, par conséquent, sans modifier en quoi que ce soit le galet. Cette variante, comme on l'aura compris, est parfaitement envi- sageable dans le cas du laminage de produits longs, car, dans ce cas, de par sa forme extérieure en diabolo, le galet présen- tera nécessairement le long de sa génératrice un point de sa périphérie o le cercle centré sur l'axe de rotation du galet et passant par ce point a un rayon égal à (. Il demeure que, dans son mode de réalisation préférée, l'invention consiste, comme on le voit sur les figures, à ménager aux extrémités 5 des tourillons 11 définissant par -leur surface latérale la piste 9. Bien qu'en toute rigueur, une seule piste 9 par galet (donc également une seule rampe de roulement par rotor) suffise à la mise en oeuvre de l'invention, on comprend aisément que, pour des raisons de porte à faux, de répartition des efforts et d'équilibrage des forces, il est préférable d'en prévoir deux. Conformément à une autre variante avantageuse, la piste 9 est la face extérieure d'une garniture à friction 12 constituée par une bague que l'on emmanche sur les tourillons 11. Cette garniture est consituée d'un matériau, tel que ceux utilisés dans les embrayages à friction, c'est-à-dire pré- sentant de bonnes propriétés de frottement assurant un entraîne- ment satisfaisant. Une garniture analogue peut bien entendu être également prévue pour constituer la bande de roulement 8 della rampe 7 et ceci séparément ou conjointement avec la bague 12 des tourillons. Un autre avantage de la présence de telles garnitures est de constituer des bandes d'usure facilement remplaçables. On aura observé sur la figure 3, que la rampe 7 de mise en vitesse préalable des galets est interrompue au voisinage de la barre laminée 6 afin que le galet soit libre de prendre la vitesse de rotation n correspondant aux conditions -de contact avec le métal laminé sans risque de patinage. A l'opposé, la rampe peut se prolonger aussi loin que l'on souhaite autour du rotor. Cepen- dant, l'expérience montre qu'une longueur de rampe de l'ordre d'1 m est généralement suffisante pour l'obtention du résultat recherché et ceci avec la gamme habituelle des vitesses de rota- tion imposées au rotor. Bien entendu, cette longueur approxima- tive de 1 m, peut être encore réduite si l'on utilise des garni- tures à friction. Il est clair que l'invention ne saurait se limiter à l'exemple décrit ciavant mais s'étend à d'autres variantes ou équivalents dans la mesure o sont respectées les caractéristi- ques essentielles données dans les revendications ci-jointes. En particulier, il pourrait être commode de prévoir des tourillons 11 de forme conique, ce qui, en association avec une rampe, telle que 7 non plus fixe mais mobile en translation parallèle à l'axe 2 du rotor et ajustable en hauteur, permet de modifier le rayon de roulement R et par conséquent de régler r la vitesse de rotation -Qf du galet 5 sur la rampe 7 à la valeur souhaitée. Cette variante pourra apparaître particulièrement avantageuse pour une installation dont la vitesse de rotation que l'on impose au rotor n'est pas immuable mais est susceptible de varier en fonction de divers paramètres comme le format ini- tial du produit à laminer ou sa vitesse d'entrée dans le laminoir. De même, si-l'invention sera généralement mise en oeuvre de façon à égaliser la vitesse de rotation f du galet sur la rampe 7 à sa vitesse de roulement sans glissement sur l'arc de travail TT', il n'en reste pas moins envisageable, selon les souhaits ou nécessités de l'utilisateur, de prévoir un léger écart relatif de t % (par exemple 5 ou 10 %) entre ces deux vitesses. Compte tenu de ceci, la relation de détermination de e donnée auparavant s'exprime par la formulation générale sui- R vante o % peut être ou non égal à zéro. -3 1 L'option t % différent de zéro, signifie bien entendu que l'utilisateur accepte, au cours des tous premiers instants du contact avec le produit à laminer, un certain taux de glisse- ment du roulement du galet sur le produit. Il doit être bien compris que le choix de e (et par- con- séquent de la distance à l'axe du rotor de la rampe 7) à partir de la valeur déterminée par la relation précédente, correspond seulement à un mode de mise en oeuvre de l'invention. Ce mode a l'avantage de la rigueur puisqu'il s'appuie sur une relation mathématique exprimant une égalisation de vitesses linéaires, mais nécessite en contrepartie la connaissance préalable de la vitesse de rotation stabilisée -I du galet sur l'arc de tra- vail. Bien que cette vitesse soit, comme on l'a dit, une grandeur mesurable, il faut néanmoins la mesurer et la reconsidérer à chaque fois lorsque l'on modifie le format d'entrée du produit à laminer et périodiquement pour tenir compte de l'usure des galets. C'est pourquoi, un mode plus empirique d'exécution de l'invention qui s'affranchit de la connaissance précise et perma- nente de 5LE, peut être mise en oeuvre. Ce mode consiste, comme on l'a déjà dit, à choisir pour e une valeur intermédiaire entre les distances à l'axe du galet des points extrêmes de la surface de laminage dudit galet, c'est-à-dire dans le cas d'un galet à gorge, tel que représenté sur les figures, des points 13 de fond de gorge et 14 d'extrémité des flancs. L'expérience montre qu'une valeur intermédiaire pour, correspondant à la cote de la moitié de la profondeur GF de la gorge (fig. 2), convient parfaitement pour l'obtention du résultat recherché. De même, il doit être compris que la forme circulaire du profil longitudinal de la bande 8, centré sur l'axe 2, tel qu'expliqué ci-avant en référence aux figures 2 et 3, est carac- téristique du cas particulier (quoique le plus fréquent) o l'axe 2 du rotor est fixe dans l'espace, c'est-à-dire au cas d'une installation de laminage planétaire o l'orbite parcourue par les axes des galets de travail est un cyclindre de révolution. Bien entendu, l'invention s'applique également à la situation plus complexe dans laquelle l'axe des rotors serait lui-même mobile dans l'espace. Dans cette éventualité, il convien- dra de définir un profil de bande 8 point par point tel que en chacun de ces points, la bande soit tangente à la piste 9 du galet lorsque le galet est en ce point au contact de la bande 8. Ceci est parfaitement faisable en soi, dès lors que l'on connait la trajectoire de l'axe du rotor et la position de cet axe sur sa trajectoire à tout instant. La tâche sera cependant grandement facilitée par l'utilisation des calculateurs rapides programmables à mémoire qui sont d'un usage courant de nos jours. On rappelle que l'invention demeure en toute circonstance d'application générale au laminage planétaire des produits longs ou plats ou autres, métalliques ou de manière plus large à tous produits solides susceptibles d'être laminés. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'entraînement en rotation des galets de travail d'une installation de laminoir planétaire dans la- quelle les galets sont montés en rotation libre autour de leurs axes respectifs, lesquels sont parallèles entre eux et répartis à la périphérie de rotors dont l'axe de rotation est lui-même parallèle à ceux des galets, dispositif caractérisé en ce qu'il est constitué par une rampe (7) associée à chaque rotor, disposée extérieurement à celui-ci et sur laquelle roule chaque galet (5) avant de venir laminer le produit (6) et dont tout point, le long de la bande de roulement (8), est situé à une distance (R) de l'axe (2) du rotor comprise entre les distances dudit r axe (2) des points extrêmes de la génératrice de contact de chaque galet avec le produit à laminer, respectivement du point le plus proche (13) et du point le plus éloigné (14) de l'axe du rotor. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les galets présentent à l'une au moins de leurs extrémi- tés, un tourillon (11) dont la surface latérale constitue une piste (9) par l'intermédiaire de laquelle le galet vient au contact de la bande de roulement (8) de la rampe (7). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'une garniture à friction est prévue à l'endroit du contact entre la rampe (7) et le galet (5). 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que ladite garniture à friction est une bague (12) emmanchée autour du tourillon (11) du galet. ) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le tourillon (11) est de forme conique et en ce que la rampe (7) est mobile en translation parallèle à l'axe (2) du rotor ainsi qu'en translation perpendiculaire audit axe. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la bande de roulement (8) de la rampe (7) a un profil longitudinal de forme circulaire centré sur l'axe (2) du rotor, ledit axe étant fixe dans l'espace. 7) Dispositif selon la revendication 1 ou 6 caractérisé en ce que la bande de roulement (8) de la rampe (7) présente une longueur de l'ordre d'un mètre environ. 8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la bande de roulement (8) est située en tout point de son profil longitudinal à une distance de l'axe (2) du rotor égale environ à la valeur de la moyenne arithmétique des dis- tances dudit axe, des points extrêmes de la génératrice de con- tact du galet (5) avec le produit à laminer (6), respectivement du point le plus proche (13) et du point le plus éloigné (14) de l'axe du rotor. 9) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que la distance (R r) de tout point de la bande de roulement (8) à l'axe (2) du rotor est égale ou sensiblement égale à la valeur qui peut être obtenue par la résolution de l'expression Rr = R + ( o R est le rayon de l'orbite parcourue par l'axe (4) du galet (5) et o est une grandeur dont la valeur est donnée par la relation e R o.J représente la vitesse -1 de rotation angulaire du rotor autour de son axe (2) et&'.repré- sente la vitesse de rotation angulaire stabilisée du galet (5) autour de son axe (4) lorsque ledit galet est sur son arc de travail (TT').