Brevet FR2602327A1 — publié le 19880205

L'invention a pour objet un rouleau de contrôle au défilé du profil d'une bande et son procédé de réalisation. Pour contrôler le profil d'une bande de métal 5 laminé, et notamment sa planéité, dans de nombreuses installations de laminage,on utilise des rouleaux de contrôle s'étendant transversalement à l'axe de défilement, sur toute la largeur de la bande, qui s'enroulent sur un secteur du rouleau avec une certaine pression d'application. A 10 l'intérieur du rouleau,sont placés une série de capteurs de palpage mesurant les variations de pression qui permettent de vérifier la planéité,notamment en mesurant les tensions en plusieurs series parallèles de points de mesure répartis sur la largeur de la bande. On a constaté en effet que des irrégularités dans 15 la répartition des tensions au sortir du laminoir déterminaient après la coupe de la bande et le détensionnement qui en résulte, l'apparition de défauts de planéité se traduisant par des poches. En contrôlant les épaisseurs de la bande et la répartition des tensions, à la sortie du 20 laminoir, on peut agir immédiatement sur le profil des rouleaux de laminage pour corriger les effets détectés. Les écarts de tension ou de planéité mesurés sont très faibles, et l'on utilise, pour les mesurer, des capteurs très précis qui sont placés dans des logements 25 ménagés à l'intérieur du rouleau. A cet effet,dans les modes de réalisation utilisés jusqu'à présent,on utilise des rouleaux en deux parties,respectivement un corps cylindrique creux formant un arbre tubulaire et dans l'épaisseur duquel sont ménagés des logements régulièrement répartis 30 et une paroi mince enveloppant l'arbre tubulaire. Les logements traversent toute l'épaisseur de l'arbre tubulaire et sont fermés vers l'extérieur par la paroi mince,de telle sorte que les capteurs de mesure placés dans les logements et comprenant un organe de palpage s'appuyant sur le 35 fond constitué par la paroi mince,en contact avec la bande peuvent mesurer les légères déformations de ce fond qui résultent des défauts de planéité ou des différences de tension dans la bande. La paroi mince était donc constituée jusqu'à 5 présent d'une enveloppe cylindrique mince de diamètre interne sensiblement égal au diamètre externe du corps tubulaire,enfilée sur ce dernier et appliquée généralement par frettage à chaud,l'enveloppe étant,pour cette raison, souvent appelée frette. Jusqu'à présent,on avait considéré ce mode de réalisation comme allant de soi car il est relativement facile à mettre en oeuvre et il permet de réaliser la frette mince en acier spécial résistant à l'usure du produit, le corps tubulaire étant en acier plus ordinaire. 15 Toutefois, le montage de la frette préalablement chauffée pour réaliser le frettage est assez complexe et nécessite l'emploi d'un four de chauffage,normalement à induction. D'autre part,même si elle est réalisée en acier spécial, la frette doit être soumise à un traitement ou à un revê20 tement de surface effectué après la pose ou la frette,et qui peut entraîner une diminution ou même la suppression de l'effet de frettage. L'invention a pour objet un rouleau de contrôle réalisé plus simplement et permettant d'éviter les in25 convénients d'une enveloppe frettée. Conformément à l'invention,la bande à contrôler est appliquée directement sur la face externe du corps cylindrique et la paroi mince interposée entre le capteur et la bande est ménagée sur la périphérie et dans l'épaisseur 30 du corps cylindrique,les logements des capteurs étant constitués par des embrèvements s'étendant radialement de l'intérieur vers l'extérieur,sur une profondeur inférieure à l'épaisseur du corps, de façon à laisser subsister sur la face externe du corps cylindrique un fond de fermeture 35 du logement vers l'extérieur susceptible de constituer lui-même ladite paroi mince. Dans un premier mode de réalisation du rouleau selon l'invention,on réalise les logements par usinage d'embrèvements de l'intérieur vers l'extérieur dans une 5 direction radiale et sur une profondeur inférieure à l'épaisseur du corps, de façon à laisser subsister dans la masse de ce dernier et sur sa périphérie,un fond de fermeture du logement susceptible de constituer la paroi mince. Dans un seconde mode de réalisation,chaque logement est usiné sur toute l'épaisseur du corps cylindrique et est fermé vers l'extérieur par une pastille rapportée constituée d'une portion de paroi cylindrique emboltée et soudée sur l'orifice de sortie du logement de 15 façon à rétablir la continuité de la face externe,ladite pastille ayant une épaisseur assez mince pour constituer la paroi mince interposée entre la bande et le capteur. Dans ce cas, il est avantageux que le bord de l'orifice de sortie de chaque logement soit muni d'un 20 lamage de hauteur égale à l'épaisseur de la pastille,cette dernière ayant éventuellement une épaisseur renforcée sur le bord. Dans un mode de réalisation avantageux, le corps cylindrique est divisé en au moins deux parties sé25 parées sur lesquelles sont d'abord réalisés les logements par usinage, lesdites parties étant ensuite accolées et soudées le long de plans de joint passant par l'axe pour reconstituer le rouleau. Dans un autre mode de réalisation,le rouleau 30 est constitué d'une pluralité d'anneaux toriques accolés sur lesquels sont ménagés à l'avance les logements des capteurs, les anneaux étant ensuite soudés l'un à la suite de l'autre pour reconstituer le rouleau L'invention sera encore illustrée sans être aucunement limitée par la description suivante d'un mode de réalisation particulier représenté sur les dessins annexés: Fig.l représente,en coupe axiale, une partie d'un rouleau de contrôle réalisé de façon classique; Fig.2 est une coupe axiale d'un rouleau de contrôle réalisé selon l'invention; Fig.3 est une vue de détail du rouleau,en coupe transversale b l'axe; Fig.4 représente un mode particulier d'usinage du rouleau; Fig.5 est une vue de détail d'un logement en 10 coupe par un plan transversal à l'axe du rouleau; Fig.6 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation du rouleau; Fig.7 représente en coupe axiale une autre variante de réalisation du rouleau. Sur la figure l,on a représenté, à titre d'exemple, un rouleau de contrôle, de constitution classique,comprenant un corps cylindrique 1 muni à ses extrémités de tourillons 11 logés dans des paliers 12 et définissant l'axe 10 de rotation du rouleau. La face ex20 térieure 14 du corps cylindrique 1 est entourée par une enveloppe 2 constituée d'une paroi mince cylindrique, appliquée par frettage à chaud sur la face externe du corps 1. Cette dernière est en outre traversée par des logements 3régulièrement répartis qui sont donc fermés vers 25 l'extérieur par l'enveloppe 2.A l'intérieur des logements 3 sont placés des capteurs 4 munis d'une tête de palpage 40 qui s'appuie sur la paroi 2 pour mesurer les variations de pression dues aux défauts de planéité ou aux différences de tension de la tôle 5 qui est appli30 quée sous tension sur le rouleau,en s'enroulant sur un secteur de ce dernier. Par comparaison,la figure 2 montre la particularité essentielle de l'invention qui réside dans le fait que la frette 2 est supprimée. En effet, les loge- ments des capteurs 4 sont constitués, comme on le voit plus en détail sur la figure 3,par des embrèvements 31 usinés de l'intérieur vers l'extérieur,sur une profondeur (a) inférieure à l'épaisseur (b) de la paroi cylindrique 5 13 du rouleau l,de façon à laisser subsister, dans la masse de la paroi 13,un fond 21 fermant vers l'extérieur le logement 31 et d'épaisseur (c) assez mince pour remplacer la frette 2 utilisée dans le mode de réalisation classique,en constituant lui-même la paroi mince inter10 posée entre le capteur 4 et la bande. Le capteur 4 peut en effet être fixé de façon classique dans le logement 31, par exemple,au moyen d'une bride 41 fixée sur la paroi cylindrique 13,1'organe de palpage 40 s'appuyant sur la face interne 22 du fond de fermeture 21 pour mesurer 15 la pression exercée par la bande métallique 5 qui,dans ce cas, est appliquée directement sur la face externe 14 du corps cylindrique 13. L'invention présente donc l'avantage de supprimer l'enveloppe extérieure 2 et sa pose par frettage 20.Certes, c'est alors le corps cylindrique luimême qui est soumis à l'usure de la bande et il est nécessaire de le remplacer dans sa totalité en cas de détérioration. Cependant,on avait constaté que, de toute façon,le remplacement de l'enveloppe frettée était difficile et oné25 reux. En outre,il est possible de soumettre le rouleau à un traitement de surface, par exemple de nitruration,ou à un revêtement au carbure lui permettant de résister à l'usure dans de bonnes conditions. Dans le mode de réalisation qui vient d'être 30 décrit, les logements doivent être usinés de l'intérieur vers l'extérieur. A cet effet,il est avantageux d'utiliser le procédé de réalisation représenté schématiquement sur la figure 4. On voit en effet que le corps cylindrique 13 est alors séparé,suivant un plan passant 35 par l'axe,en deux parties correspondant chacune,en sec- tion droite, à un demi-cercle. Chaque partie peut être usinée séparément, par exemple,au moyen d'une aléseusefraiseuse 6 à commande numérique qui réalise les embrèvements, à partir de l'intérieur,aux endroits et aux 5 profondeurs voulus.Après l'usinage, le nombre de logements ayant été réduits pour simplifier la figure, les deux parties ainsi réalisées 15 et 16 sont accolées suivant le plan de joint et soudées entre elles,par exemple, par faisceau d'électrons pour reconstituer le rouleau. 10 Une rectification de surface est suffisante pour que le rouleau,qui n'a pas à supporter d'efforts exceptionnels, soit prêt à fonctionner dans de bonnes conditions. Mais l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit, des va15 riantes et des perfectionnements pouvant être envisagés en restant dans l'esprit de l'invention et dans le cadre de protection défini par les revendications. C'est ainsi que, tout en conservant l'idée essentielle de l'invention qui consiste à appliquer direc20 tement la bande métallique sur la face externe du corps cylindrique en réalisant la paroi mince dans l'épaisseur de ce dernier, on pourrait juger préférable de réaliser des logements 31 traversant toute l'épaisseur de la paroi du corps cylindrique 13, chaque logement pouvant alors 25 être réalisé simplement par alésage dans une direction radiale à partir de l'extérieur. La figure 5 représente, en vue de détail, un tel mode de réalisation des logements 31.La paroi mince de fermeture du logement vers l'extérieur est alors constituée par une pastille rappor30 tée 23 formée d'une portion de paroi cylindrique dont l'épaisseur e est déterminée de façon à donner au capteur placé dans le logement 31 la sensibilité voulue et ayant sur sa face externe un rayon de courbure R2 égal au rayon de courbure R1 de la face externe du corps cylindrique 35 13. La pastille 23 ferme l'orifice de sortie vers l'extérieur du logement 31 et est soudée, le long du bord de l'orifice,de préférence par faisceau d'électrons, de façon à rétablir la continuité de la face externe 14 du corps cylindrique. De préférence, comme on l'a re5 présenté sur la figure 5, on ménage un lamage 33 le long du bord de l'orifice extérieur du logement 31 et sur une profondeur égale à l'épaisseur des bords 24 de la pastille 23,cette épaisseur pouvant être éventuellement supérieure à l'épaisseur e de la paroi mince 21 pour renforcer la pastille. Le lamage 33 assure donc le positionnement exact de la pastille 23 qui s'y embolte et est ensuite soudée par faisceau d'électrons. Même lorsque les embrèvements situant les logements 31 sont réalisés à partir de l'intérieur, il 15 n'est pas absolument nécessaire d'utiliser le mode de réalisation de la figure 4,certaines machines d'usinage de type usuel pouvant pénétrer à l'intérieur d'un corps tubulaire si celui- ci n'a pas une trop grande longueur C'est pourquoi, comme on l'a représenté sur la figure 6, 20 il pourrait être intéressant de réaliser le rouleau 1 sous forme d'une pluralité d'anneaux toriques 17 accolés les uns à la suite des autres.Les anneaux 17 seront usinés séparément de façon à réaliser aux emplacements voulus les logements 31 puis soudés par faisceau 25 d'électrons le long de plans de joints perpendiculaires à l'axe de façon à reconstituer le rouleau. Dans le cas o les logements 31 doivent être usinés de l'intérieur vers l'extérieur sans traverser toute l'épaisseur du corps cylindrique 1 de façon à laisser subsister la paroi mince, il peut être intéressant de réaliser l'usinage par électro-érosion. Il est aussi possible que, pour faciliter l'usinage, on soit amené à donner à la paroi 13 du corps cylindrique une épaisseur insuffisante pour résister aux 35 sollicitations mécaniques.Dans ce cas, il peut être intéressant de réaliser le rouleau en deux parois massives cylindriques emmanchées l'une dans l'autre, respectivement une paroi externe 13 et une paroi interne 18 constituant un contre corps. La paroi externe 13 est alors tout d'abord usinée pour ménager les logements 31 puis emmanchée sur le contre corps 18,celui-ci ayant été muni à l'avance d'alésages 34 positionnés de façon à se trouver chacun dans le prolongement d'un logement 31.L'épaisseur du contre-corps et éventuellement les ca10 ractéristiques mécaniques du métal le constituant peuvent être déterminées pour donner à l'ensemble du rouleau la résistance mécanique nécessaire compte-tenu de l'épaisseur donnée à la paroi externe 13. REVENDICATIONS l.Rouleau de contrôle au défilé du profil d'une bande (5) s'enroulant sur un secteur angulaire de la périphérie du rouleau (l),ce dernier comprenant un corps cylindrique (13) creux monté rotatif autour de son axe (10) et 5 une pluralité de capteurs de mesure (4) placés dans des logements (3) ménagés dans l'épaisseur du corps cylindrique (13) et munis chacun d'un organe sensible (40)s'appuyant vers l'extérieur sur une paroi mince (2) placée en contact avec la bande sur la périphérie du corps cylindrique 10 (l),caractérisé par le fait que la bande (5) à contrôler est appliquée directement sur la face externe (14) du corps cylindrique (13) et que la paroi mince interposée entre le capteur (4) et la bande (5) est ménagée sur la périphérie et dans l'épaisseur du corps cylindrique (13), les loge15 ments (3) des capteurs (4) s'étendant radialement de l'intérieur vers l'extérieur sur une profondeur (a) inférieure à l'épaisseur (b) du corps de façon à laisser subsister sur la face externe du corps (13) un fond (21) de fermeture du logement vers l'extérieur, susceptible de cons20 tituer ladite paroi mince. 2.Rouleau de contrôle selon la revendication l,caractérisé par le fait que la paroi mince (2) de fermeture du logement est constituée par une pastille rapportée (23)formée d'une portion de paroi cylindrique d'épaisseur 25 (e) adéquate et de rayon de courbure externe égal à celui de la face externe (14)du-corps cylindrique (l),chaque logement (31) traversant toute l'épaisseur dudit corps (1) et étant fermé par une pastille (23) emboltée et soudée de façon à rétablir la continuité de la face externe (14). 3.Rouleau de contrôle selon la revendication 2,caractérisé par le fait que chaque logement (31) débouche sur la face externe (14) du corps cylindrique par un orifice (32)dont le bord est muni d'un lamage (33) dans lequel vient s'embolter la pastille (23) de fermeture du logement. 35 4.Rouleau de contrôle selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que la pastille (23) est soudée par faisceau d'électrons. 5.Rouleau de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le corps cylindrique (1) est constitué de deux parois épaisses cylindriques emmanchées l'une dans l'autre, respectivement une 5 paroi externe (13) dans laquelle sont usinés des logements (31) des capteurs et une paroi interne (18) munie d'alésages radiaux (34) susceptibles d'être placés, après emmanchement,dans l'alignement des logements (31) de la paroi externe (13), l'épaisseur et les caractéristiques de la 10 paroi interne (18) étant déterminées de façon à donner à l'ensemble du rouleau la résistance mécanique nécessaire. 6.Rouleau de contrôle selon la revendication l,caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux parties (15,16) correspondant chacune à un secteur angu15 laire du rouleau (1) et susceptibles d'être usinées séparément pour la réalisation des embrèvements ou loqements (31) puis accolés le long de plans de joint passant par l'axe et soudées entre elles pour reconstituer le rouleau. 7.Rouleau de contrôle selon l'une des revendi20 cations 1 à 4 caractérisé par le fait qu'il est constitué d'une pluralité d'anneaux toriques (17)sur lesquels sont ménagés à l'avance des logements (31) des capteurs,lesdits anneaux étant soudés l'un à la suite de l'autre pour reconstituer le rouleau. 8.Procédé de réalisation d'un rouleau de contrôle du profil d'une bande, comprenant un corps cylindrique creux (13) monté rotatif autour de son axe (10) et une pluralité de capteurs de mesure (4) placés dans des logements (3) ménagés dans l'épaisseur du corps (13) et 30 s'appuyant vers l'extérieur sur une paroi mince (2) de fermeture du logement (3) placée sur la périphérie du rouleau (1) en contact avec la bande (5), caractérisé par le fait que l'on réalise les logements (31) par usinage d'embrèvements de l'intérieur vers l'extérieur du corps (13) dans une direction radiale et sur une profondeur (a) inférieure à l'épaisseur (b) du corps (13) de façon à laisser subsister dans la masse de ce dernier, un fond (21) de fermeture du logement (31) susceptible de constituer la paroi mince interposée entre le capteur (4) et la bande 5 (5), celle-ci étant appliquée directement sur la face externe (14) du corps cylindrique (13). 9.Procédé de réalisation d'un rouleau de contrôle du profil d'une bande, comprenant un corps cylindrique creux (13)monté rotatif autour de son axe (10)et une 10 pluralité de capteurs de mesure (4) placés dans des logements (3) ménagés dans l'épaisseur du corps (13) et s'appuyant vers l'extérieur sur une paroi mince (2) de fermeture du logement (3) placée sur la périphérie du rouleau (1) en contact avec la bande (5),caractérisé par le fait 15 que l'on réalise des logements (31) traversant radialement toute l'épaisseur du corps cylindrique (13) et que l'on ferme ensuite lesdits logements (31) vers l'extérieur par des pastilles (23) préparées à l'avance et soudées chacune le long du bord (32) de l'orifice de sortie du logement 20 correspondant. 10.Procédé de réalisation d'un rouleau de contrôle selon la revendication 9,caractérisé par le fait que l'on ménage sur le bord de l'orifice de sortie vers l'extérieur de chaque logement (31) un lamage (33) de 25 hauteur égale à l'épaisseur du bord externe (24) des pastilles (23) et de même section,lesdites pastilles (23) étant embottées et soudées chacune dans un lamage (33). 11. Procédé de réalisation d'un rouleau selon l'une des revendications 8 et 9,caractérisé en ce que le 30 corps cylindrique (13) est divisé en au moins deux parties séparées (15,16)sur lesquelles sont d'abord réalisés les logements (31) par usinage d'embrèvements,lesdites parties (15,16) étant ensuite accolées et soudées le long de plans de joints passant par l'axe (10)pour reconstituer le rou35 leau (1). 12.Procédé de réalisation d'un rouleau de contrôle selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que l'on divise le rouleau en une pluralité d'anneaux toriques (17)usinés séparément pour la réalisa5 tion des embrèvements ou logements (31) puis soudés les uns à la suite des autres pour reconstituer le rouleau. 13.Procédé de réalisation d'un rouleau selon l'une des revendications 11 et 12,caractérisé en ce que les différentes parties (15,16,17)du rouleau (1) sont soudées 10 par faisceau d'électrons. 14.Procédé de réalisation d'un rouleau selon l'une des revendications 8 et 9,caractérisé par le fait que le corps cylindrique est constitué de deux parois emmanchées l'une dans l'autre, respectivement une paroi externe 15 (13) sur laquelle sont réalisés les embrèvements ou logements (31) et une paroi interne (18)dans laquelle sont ménagés des alésages (34) susceptibles de venir se placer,après emmanchement, chacun dans le prolongement d'un logement (31). 15.Procédé de réalisation d'un rouleau selon la revendication 14,caractérisé par le fait que les logements 20 sont réalisés par électroérosion sur la paroi interne.