Brevet FR2575093A1 — publié le 19860627

La présente invention concerne le travail des mé- taux par déformation et a notamment pour objet une rouleuse à deux rouleaux. L'invention s'applique notamment au cintrage de tôles en vue de la fabrication de viroles. En outre, cette invention pourra être employée pour la confection de produits tubulaires, de segments, d'éléments du type revê- tement de cellule d'aéronef, etc. Dans les machines modernes, on utilise largement des éléments à parois minces qui sont fabriqués par cintrage de tôles. A l'heure actuelle, la tendance est à l'augmen- tation de la puissance unitaire de ces machines, ce qui conduit à accroître leur encombrement. Les dimensions de leurs pièces augmentent en conséquence, y compris celles des pièces cintrées en tôles métalliques qui sont produites sur des rouleuses. Ainsi, l'un des problèmes à résoudre, en ce qui concerne les rouleuses, consiste à augmenter la longueur uti]le de leurs rouleaux. L'un des types prometteurs de rouleuses à l'heure actuelle est le type à deux rouleaux à revêtement élastique de l'un des rouleaux. On connaît déjà une rouleuse à deux rouleaux (brevet Etats-Unis d'Amérique no 3 478 555) qui comporte un premier rouleau à périphérie relativement rigide monté sur un bâti avec possibilité de tourner et un second rouleau à périphérie élastique qui possède une commande pour sa mise en rotation et un mécanisme destiné à lui imprimer des déplacements radiaux vers le premier rouleau. Les axes longitudinaux du premier et du second rouleau sont parallèles. Le second rouleau se présente sous forme d'une douille, portant un revêtement élastique à sa surface extérieure, et d'un axe à deux supports à ses extrémités, disposé de façon concentrique dans la douille. Sur l'axe, entre les appuis, sont disposés deux paliers sur lesquels la douille prend appui. Les paliers sont montés de manière que la flèche de leur partie en porte-à-faux et de leur partie entre les supports de la douille soient égales. La commande de rotation transmet le couple moteur à la douille. Lors du déplacement radial du second rouleau à péri- phérie élastique vers le premier rouleau à périphérie ri- gide, la périphérie élastique vient d'abord en contact avec la périphérie rigide du premier rouleau et, ledit déplacement continuant, cette périphérie élastique se déforme. Lors de cette déformation, le rouleau à périphérie rigide s'enfonce dans le revêtement élastique. Lorsqu'on met en rotation la commande du second rouleau à périphérie élastique, sous l'effet des forces de frottement, le premier rouleau à périphérie rigide effectue avec lui un mouvement de rotation. On admet entre les rouleaux tournants une ébauche et, grâce aux forces agissant lors de la déformation du revêtement élastique, l'ébauche fléchit par rapport au rouleau à périphérie rigide. L'application de la rouleuse à deux rouleaux du type considéré à la fabrication de pièces à parois minces de grande longueur est limitée par la rigidité et la résistance mécanique-de l'axe du rouleau à périphérie élastique. L'augmentation de la rigidité et de la résistance mécanique par augmentation du diamètre de l'axe entraîne un accroissement du diamètre de l'ensemble du rouleau. Cela est désavantageux pour plusieurs raisons. Premièrement, cela conduit à un accroissement considérable des cotes d'encom- brement de la machine, de sa masse; deuxièmement, l'accrois- sement du diamètre du rouleau à périphérie élastique oblige à en augmenter le couple moteur, c'est-à-dire à augmenter la puissance de commande de la machine. Troisièmement, ledit accroissement du diamètre du rouleau, allant de pair avec le maintien de l'épaisseur optimale de la périphérie, en- tralne une augmentation de la masse de la matière dont est constituée cette périphérie (par exemple du polyuréthane), ce qui, compte tenu du coût relativement élevé de ce type de polymère, entraîne une augmentation du coût de la machine tout entière. On connaît en outre une rouleuse à deux rouleaux suivant le certificat d'auteur URSS no 634814, qui com- porte un bâti avec des montants, un premier rouleau à périphérie relativement rigide, monté avec possibilité de rotation sur lesdits montants, et un second rouleau à périphérie en matière élastique, muni d'un mécanisme assu- rant sa rotation. Les axes longitudinaux du premier et du second rouleau sont parallèles. Dans le second rouleau est réalisé un tronçon cylindrique-rigide portant une bague élastique. Le diamètre de ladite bague est supérieur au diamètre du second rouleau. L'épaisseur de la bague élas- tique est égale aà l'épaisseur du revêtement élastique. Les rouleaux sont montés avec possibilité de se déplacer radialement l'un par rapport à l'autre; plus précisément, le second rouleau se déplace-radialement vers le premier rouleau. Le second rouleau est réalisé sous forme d'une tige cylindrique à périphérie rigide sur laquelle est appliqué un revêtement élastique. La tige prend appui à ses deux bouts sur des paliers qui sont disposés dans les montantE Toutefois, cette conception connue de la rouleuse à deux rouleaux ne permet pas la fabrication de produits longs à parois minces, étant donné la rigidité insuffisante du rouleau à périphérie élastique. Au cours du cintrage des pièces à parois minces sur ladite rouleuse à deux rouleaux, les charges par unité de longueur sont considérables, et le deuxième rouleau peut être considéré comme une poutre sur deux appuis, soumise à un moment fléchissant important par rapport à son axe longitudinal. Ce moment crée une flèche considérable du second rouleau à revêtement élastique. Une diminution de la flèche du second rouleau à revêtement élastique peut être obtenue si l'on accroit son diamètre, ce qui conduit à un accroissement sensible des cotes d'encombrement de la rouleuse dans son ensemble et de sa masse, ainsi qu'à la nécessité d'augmenter la puis- sance du mécanisme de rotation du second rouleau à cause de l'accroissement du couple moteur appliqué à ce dernier. Un accroissement du diamètre du second rouleau pour une même épaisseur optimale du revêtement élastique, conduit à un accroissement de la masse de la matière nécessaire à la fabrication dudit revêtement, par exemple du polyuré- thane, ce qui a pour conséquence une élévation du coût de la machine tout entière à cause du coût élevé du polyuré- thane. On s'est donc proposé de créer une rouleuse à deux rouleaux dans laquelle, grâce à une conception appropriée du rouleau à périphérie élastique, on pourrait obtenir une augmentation de la rigidité du rouleau,allant de pair avec une réduction de son diamètre, ce qui permettrait de fabriquer des pièces longues à parois minces. La solution consiste en ce que la rouleuse à deux rouleauxdont un premier rouleau, à périphérie relati- vement rigide, est monté avec possibilité de tourner dans des montants réunis au bâti de la rouleuse, et dont le second rouleau, à périphérie en matière élastique, sur lequel est réalisée une zone à périphérie rigide et est montée une bague élastique ayant un diamètre dépassant le diamètre du second rouleau et une épaisseur égale à l'épais- seur de la périphérie élastique, est muni d'un mécanisme pour sa rotation, les deux rouleaux étant montés avec possi- bilité d'effectuer des déplacements radiaux relatifs l'un par rapport à l'autre, est caractérisée, suivant l'invention, en ce que le diamètre de la zone cylindrique à périphérie rigide est sensiblement égal au diamètre de la surface rigide du second rouleau, et en ce que, dans l'intervalle formé entre la surface intérieure de la bague élastique et la surface extérieure de la zone cylindrique à périphérie rigide du second rouleau, est disposé un appui réuni au bâti et avec lequel est en contact la zone cylindrique à périphérie rigide du second rouleau. Une telle conception de la rouleuse à deux rouleaux assure la fabrication de pièces longues à parois minces grâce à l'augmentation de la rigidité du rouleau à péri- phérie élastique. Etant donné qu'à la surface extérieure du second rouleau à périphérie en matière élastique sont réalisées des zones cylindriques prenant appui sur les appuis réunis au bâti, le second rouleau peut être consi- déré comme une poutre à appuis multiples et à charge uniformément répartie, qui, en présence des mêmes charges agissantes, subit un moment fléchissant moindre, c'est-à- dire présente une flèche plus petite. Pareille conception du second rouleau permet de réduire son diamètre, ce qui conduit à une économie de la matière onéreuse du revêtement élastique. La présence d'une bague élastique dans chaque zone cylindrique à périphérie rigide exécutée sur le second rouleau à périphérie élastique rend le revêtement élastique apte à fonctionner suivant toute sa génératrice. Une telle conception du second rouleau permet d'augmenter sa longueur, tout en satisfaisant aux conditions de rigidité requises. La limitation de la longueur est imposée par la nécessité d'assurer la tenue du rouleau à la torsion. Par exemple, la longueur utile des rouleaux de rou- leuses à deux rouleaux modernes est limitée à 2000 mm. Pour une telle longueur, le diamètre du rouleau à périphérie élastique atteint 400 mm. Une augmentation, par exemple un doublementde la longueur utile entraînerait, dans le cas de la rouleuse connue, une augmentation du moment fléchissant de 4 fois et une augmentation du diamètre du rouleau de plus de 1,58 fois, ce qui aurait pour conséquence une variation correspondante du diamètre du rouleau à périphérie élastique. La rouleuse à deux rouleaux exécutée suivant l'inven- tion permet, pour un même diamètre du rouleau à périphérie élastique (400 mm), d'utiliser un rouleau d'une longueur utile de 4000 mm. Il est avantageux que l'appui précité soit consti- tué par deux roulements montés sur un support fixé dans le bâti et ayant une fenêtre pour le passage d'une bague élastique, dont les dimensions de la section dans le plan passant par les axes longitudinaux des rouleaux dépas- sent les dimensions de la section dans le même plan de la bague élastique, L'exécution de l'appui sous la forme de deux roule- ments réduit la force de frottement entre la surface de la zone cylindrique à périphérie rigide du second rouleau et la surface de l'appui, ce qui réduit la valeur nécessaire du couple moteur au rouleau à revêtement élastique. Cette dernière circonstance conduit à une diminution de la puis- sance et des cotes d'encombrement du mécanisme de rotation du second rouleau et à une économie d'énergie. L'accroissement de la rigidité du second rouleau à périphérie élastique est assuré par le fait que les supports portant chacun les roulements sont solidaires du bâti. Une fenêtre ménagée dans le support à roulements per- met de placer une bague élastique sur la zone cylindrique à périphérie rigide du second rouleau et d'en assurer la rotation solidairement avec dernier, ce qui donne la possi- bilité de préserver le bon état de fonctionnement du revê- tement élastique du rouleau suivant toute sa génératrice. La rouleuse à deux rouleaux exécutée suivant l'in- vention est utilisée avec succès dans la fabrication, à partir d'alliages hautement résistants d'aluminium et de titane, des éléments tubulaires de systèmes antigivrage et des circuits vitaux des aéronefs. En cas de cintrage de longs éléments à parois minces d'épaisseur allant jusqu'à 1,5 mm en alliages de titane1et d'une épaisseur allant jusqu'à 3,0 mm en alliages d'aluminium, la charge sur le second rouleau à périphérie élastique atteint 2000 kN/m. Pour une telle charge, le rouleau à périphérie élastique a un diamètre de 400 mm pour une longueur de 4000 mm. Le second rouleau à périphérie-élastique ayant ce diamètre permet de réduire l'encombrement de la machine, d'économiser la matière première dont la périphérie élas- tique est faite, par exemple le polyuréthane, ainsi que de réduire l'énergie électrique nécessaire à la rotation dudit rouleau. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci appa- raitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre,faite en référence aux dessins schématiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'une rouleuse à deux rouleaux, sans ébauche, avec coupe partielle des appuis du premier et du second rouleau; - la figure 2 représente une coupe suivant II-II de la figure i (à échelle agrandie); la figure 3 est une coupe suivant III-III de la figure 2. La rouleuse à deux rouleaux conforme à l'invention, destinée par exemple au cintrage de viroles, comprend un bâti 1 (figure 1) avec des montants 2 et 3 et deux rouleaux: un premier rouleau 4 à périphérie relativement rigide et un second rouleau 5 à périphérie en matière élastique, muni d'un mécanisme pour sa rotation autour de son axe longitu- dinal. Les axes longitudinaux du premier rouleau 4 et du second rouleau 5 sont parallèles. Le premier rouleau 4 est monté dans les montants 2 et 3 avec possibilité de rotation. A cet effet, le tourillon 7 du rouleau 4 est monté dans un roulement à rouleaux 8, tandis que le tourillon 9 du même rouleau 4 est monté dans deux roulements à rouleaux 1D. La moitié de la périphérie du roulement 8 est-entourée par une surface cylindrique exécutée dans un appui 11. Cet appui est monté avec possibilité de déplacements dans le plan vertical dans des guides 12 (figure 2) exécutes dans le montant 2. Dans l'appui 11 est pratiquéeune fenêtre 13 pour faciliter le montage, au moyen d'un écrou 14, de l'appui 11 sur la tige 15 d'un vérin hydraulique 16 qui assure les déplacements verticaux de l'appui 11 et qui est monté à demeure sur le montant 2. Dans le montant 2 sont pratiquées une rainure 17 pour le montage du vérin hydraulique 16 et une fenêtre 18 pour l'évacuation de la virole cintrée 19. Les roulements 10 (figure 1) sont montés à la presse dans l'appui 20 qui est monté avec possibilité de se déplacer dans le plan vertical dans des guides 21 exécutes dans le montant 3. Dans l'appui 20 est pratiquée une fenêtre 22 pour faciliter le montage, au moyen d'un écrou 23, de l'appui 20 sur la tige 24 d'un vérin hydraulique 25 qui assure le déplacement vertical de l'appui 20 et qui est fixé-à demeure sur le montant 3. En outre, le rouleau 4 effectue un dépla- cement radial vers le second rouleau 5. Le second rouleau 5 est un noyau 26 (figure 2) de douilles 27 dont chacune est réunie au moyen d'une clavette 28 au noyau 26 et comporte une périphérie en matière élas- tique 29. Sur le second rouleau 5 sont exécutées, par exemple, trois zones cylindriques à périphérie rigide, dont chacune est formée par une douille 30 à flasques entre lesquels est disposée une bague élastique 31, par exemple en polyuréthane. Le diamètre de la bague 31 est plus grand que le diamètre du second rouleau 5, et son épaisseur est égale à l'épaisseur de la périphérie élastique. La présence de la bague élastique 31 sur chaque zone cylindrique à périphérie rigide assure le bon état de fonctionnement du revêtement élastique du second rouleau 5 suivant toute sa génératrice. Le diamètre de la zone à périphérie rigide est sensiblement égal au diamètre de la surface rigide du second rouleau, ou plus exactement: le diamètre extérieur de la douille 30 à flasques est sensiblement égal au dia- mètre extérieur de la douille 27. Pour prévenir les déplacements axiaux des douilles 27 et 30, on a prévu des rondelles 32 et des écrous 33. Un tourillon 34 (figure 1) du noyau 26 est monté dans un roulement à rouleaux 36 monté à la presse dans le montant 2, tandis que son tourillon 36 est monté dans un roulement à rouleaux 37 monté à la presse dans le montant 3. Le tourillon 36 est réuni par un manchon (non représenté) à l'arbre (non représenté) du mécanisme de rotation 6 du rouleau 5, qui est un moteur hydraulique. Dans l'intervalle 38 (figure 2) formé entre la surface intérieure de la bague élastique 31 et la surface extérieure rigide du second rouleau, plus précisément, la surface extérieure de la douille 30, se trouve un appui 39 avec lequel est en contact la surface rigide du second rouleau, plus précisément, la surface de la douille 30. L'appui 39 est constitué par deux roulements 40 dont chacun, au moyen d'un axe 41 (figure 3), est monté sur un support 42 fixé au bâti 1, Le support 42 est muni d'une fenêtre 43 pour le passage de la bague élastique 31, dont les dimensions de la section dans le plan passant par les axes longitudinaux des rouleaux 4 et 5 sont plus grandes que les dimensions de la section dans le même plan de la bague élastique 31. La rouleuse à deux rouleaux fonctionne de la manière suivante. Lorsqu'on met sous pression l'une des cavités du vérin hydraulique 25 (figure 1), la tige 24 déplace l'appui dans les guides 21 dans le plan vertical, ainsi que le rouleau 4. Lorsqu'on met sous pression l'une des cavités du vérin hydraulique 16, la tige 15 déplace l'appui 11 dans les guides 12, dans le plan vertical, jusqu'à ce que la surface cylindrique de l'appui 11 vienne en contact avec le roulement 8. Ensuite, les vérins hydrau- liques 16 et 25 déplacent le rouleau 4 radialement par rapport au rouleau 5, le rouleau 4 (à périphérie relative- ment rigide)s'enfonce dans le second rolle.qu (à périphérie en matière élastique) jusqu'à une profondeur déterminée. Lors de la déformation du revêtement élastique, il s'y crée une pression antagoniste (une réaction) qui est transmise au roulement 35, aux trois appuis 39 et au roulement 37. De cette manière, il est possible de considérer le second rouleau 5 comme une poutre à appuis multiples et à charge uniformément répartie, qui est soumise à l'action d'un moment fléchissant de valeur moindre, c'est-à-dire qui subit un moindre fléchissement. La rotation de l'arbre du moteur hydraulique 6 est transmise au second rouleau 5 à revêtement élastique. Au cours de sa rotation, les forces de frottement mettent en rotation les bagues élastiques 31 (figure 2) et le rouleau 5, Entre les rouleaux en rotation 4 et 5 on fait entrer une ébauche en tôle pour l'obtention d'une virole 19. La tôle fléchit relativement au rouleau 4 jusqu'à sa sortie de la zone de contact des rouleaux 4 et 5. Ensuite, on arrête le moteur hydraulique 61à la suite de quoi la rotation du rouleau 5 et celle du rouleau 4 cessent. Au moyen du vérin hydraulique 16 on fait monter l'appui 11 en libérant ainsi la fenêtre 18 (figure 2). Au moyen du vérin hydraulique 25 on fait monter l'appui 20 conjointement avec le rouleau 4 jusqu'à ce que cesse son contact avec la périphérie élastique du rouleau 5. Par la fenêtre 18 on extrait la virole 19. Ainsi, dans la rouleuse à deux rouleaux qui vient d'être décrite, le second rouleau (à périphérie élastique) est conçu de manière à permettre de réduire son diamètre et d'accroître sa longueur, tout en préservant les conditions de rigidité requises. Sa longueur est limitée pour assurer la résistance du rouleau à la torsion. La réduction du diamètre du second rouleau permet d'économiser la matière onéreuse de son revêtement élastique. R E V E N D I C A T I 0 N S REVENDICATIIONS 1.- Rouleuse à deux rouleaux, dont l'un (4), à périphérie relativement rigide, est monté avec possi- bilité de rotation en étant supporté dans des montants (2, 3) réunis au bâti (1), l'autre rouleau (5), à péri- phérie en matière élastique (29), sur lequeiest ménagée uLne zone cylindrique à périphérie rigide sur laquelle est disposée une bague élastique (31) dont le diamètre est plus grand que le diamètre du rouleau (5) et dont l'épaisseur est égale à l'épaisseur de la périphérie élastique, étant muni d'un mécanisme (6) pour sa rotation et étant supporté dans les-montants (2, 3), lesdits rou- leaux (4, 5) étant montés avec possibilité de déplacement radial l'un par rapport à l'autre, caractériséeen ce que le diamètre de la zone cylindrique à périphérie rigide du rouleau (5) est sensiblement égal au diamètre de la surface rigide dudit rouleau (5), et en ce que dans l'in- tervalle (38) formé entre la surface intérieure de la bague élastique (31) et la surface extérieure de la zone cylindrique à périphérie rigide du rouleau (5), est disposé un appui (39) en contact avec la zone cylindrique à périphérie rigide du rouleau (5). 2.- Rouleuse à deux rouleaux suivant la reven- dication 1, caractérisée en ce que l'appui (39) est constitué par deux roulements (40) montés dans un support (42) solidaire du bâti (1) et pourvu d'une fenêtre (43) pour le passage de la bague élastique (31) dont les dimen- sions de section transversale dans le plan passant par les axes longitudinaux des rouleaux (4, 5) sont plus grandes que les dimensions de section transversale, dans le même plan, de la bague élastique (31).