Brevet FR2604929A1 — publié le 19880415

DISPOSITIF D'ACCROCRAGE RAPIDE ASSURANT LA RETENUE D'UN MANDRIN ROTATIF Le dispositif qui fait l'objet de l'invention concerne l'accrochage rapide des mandrins rotatifs utilisés pour le laminage de tubes. Il concerne eh particulier l'accrochage des mandrins utilisés dans les installations opérant par laminage transversal dans lesquels le mandrin est retenu et changé fréquemment, voire à chaque cycle. Il est connu que de tels mandrins sont sollicités en traction pendant le laminage et doivent donc être maintenus en place grâce à un moyen de retenue. Cette action de retenue est relativement facile à assurer lorsque le mandrin ne doit pas tourner autour de son axe. Dans le cas d'un mandrin rotatif, tel qu'il peut être utilisé pour fabriquer des tubes avec le laminoir objet de la demande de brevet FR 2.561.950, la réalisation d'une pince rotative capable de saisir le mandrin et de le retenir est difficile et de telles pinces sont encombrantes et d'une mise en oeuvre délicate et relativement lente. On a recherché la possibilité de réaliser un dispositif permettant un accrochage rapide et sQr d'un mandrin rotatif, quelle que soit sa position angulaire et permettant, de façon tout aussi rapide, le décrochage à la fin d'un cycle de laminage et le remplacement par un nouveau mandrin. On a cherché aussi à réaliser un moyen de retenue capable de résister à des efforts de traction de grande intensité et qui ne risque pas de se décrocher lorsqu'il se produit des à-coups. On a cherché enfin à réaliser un dispositif d'accrochage qui permette aussi d'effectuer l'entraînement en rotation du mandrin autour de son axe par un moyen moteur. On a cherché enfin à réaliser un procédé de laminage de tubes sur mandrin rotatif dans lequel, à chaque cycle de laminage, on enlève le mandrin qui vient d'être utilisé pour le rem- placer par un nouveau mandrin sur lequel sera enfilée une nouvelle ébauche de tube à laminer, l'opération de changement de mandrin devant être effectuée avec une grande sécurité et de façon aussi rapide que possible pour réduire ce temps mort au minimum. Le dispositif et le procédé qui font l'objet de l'invention permettent d'obtenir l'ensemble de ces résultats. -2- 2604929 Le dispositif comprend une tige de retenue de révolution qui prolonge l'extrémité amont du mandrin, suivant le même axe, et qui est solida- risée avec ce mandrin par un moyen de liaison tel qu'un manchon fileté ou autre. Cette tige est montée en rotation à l'intérieur d'un bottier de révolution, au moins un palier de butée empêchant un déplacement de la tige par rapport au boîtier en direction de l'aval. Un réceptacle est pourvu d'un logement, destiné au dit boîtier, à portée semi-cir- culaire dont l'axe est dans le prolongement de l'axe de travail du mandrin. Le réceptacle est solidaire d'un support capable de résister aux efforts de traction du mandrin. Ce support peut permettre un réglage de la position du réceptacle le long de l'axe de travail du mandrin. Le logement comporte une ouverture orientée vers le haut dont la largeur est au moins égale au diamètre extérieur du bottier et dont la longueur, dans la direction axiale, est supérieure à celle du bottier. La paroi d'extrémité aval du boîtier comporte une portée de butée qui entoure la tige de retenue; la paroi d'extrémité aval du logement comporte une portée de retenue en regard de celle du boîter. De préférence, ces deux portées sont tronconiques et de même angle au sommet, l'une de ces deux portées tronconiques étant concave, l'autre convexe. La portée du logement entoure un orifice de diamètre au moins égal à celui de la tige de retenue; une fente radiale orientée vers le haut traverse la paroi d'extrémité aval du logement à partir de l'orifice et débouche à la partie supérieure; sa largeur est au moins égale au diamètre de la tige de retenue et ne dépasse pas sensiblement le petit diamètre de la portée. Avantageusement, les bords de l'ouver- ture du logement sont prolongés vers le haut par des parois de guidage. De préférence, au moins sur les côtés parallèles à l'axe, ces parois s'écartent l'une de l'autre à l'extrémité supérieure. De façon préférentielle, l'extrémité amont de la tige de retenue traverse l'extrémité amont du boîtier et peut être entraînée en rotation par un moyen moteur qu'un moyen de commande permet d'accoupler avec la tige de retenue ou de désaccoupler d'avec cette tige de retenue. Avantageu- sement, l'accouplement ou le désaccouplement sont effectués en faisant coulisser l'arbre d'entraînement du moyen moteur le long de l'axe de travail de façon à réaliser la liaison ou la séparation de deux pièces complémentaires portées, l'une par la tige de retenue, l'autre par l'arbre d'entraînement. Avantageusement, les déplacements de l'arbre d'entraînement sont effectués par l'intermédiaire d'un vérin. Avanta- geusement également, un vérin de recul permet de déplacer le boîtier -3- 2604929 vers l'amont, à l'intérieur du réceptacle, à partir de la position de retenue dans laquelle les deux portées de butée et de retenue sont en appui l'une contre l'autre. L'invention concerne également un procédé pour la mise en oeuvre du dispositif.qui vient d'être décrit. Dans ce procédé, on effectue, à la fin de chaque cycle de laminage, le remplacement du mandrin qui vient d'être utilisé par un autre mandrin. Pour cela, on désaccouple la tige de retenue d'avec le moyen moteur, puis on fait reculer l'ensemble comportant le mandrin, la tige de retenue et son bottier, de façon à séparer les deux portées de butée et, de retenue, puis on soulève cet ensemble de façon à extraire le bottier du réceptacle et on l'entre- pose en vue d'une utilisation ultérieure. On apporte alors un deuxième ensemble comportant au moins un mandrin, une tige de retenue solida- risée avec ce mandrin et un bottier que traverse cette tige. L'en- semble est mis en place sur l'axe de travail de façon que le bottier pénètre dans le réceptacle, la tige de retenue traversant la fente radiale de la paroi d'extrémité aval du réceptacle et venant se loger dans l'orifice. L'avance du mandrin vers l'aval met en appui l'une contre l'autre les portées de retenue et de butée du réceptacle et du bottier puis on commande l'accouplement de la tige de retenue avec le moyen moteur pour l'entrainer en rotation. Un nouveau cycle de lami- nage est alors effectué qui sera suivi d'un nouvel échange de man- drins. Eventuellement, le mandrin qui est mis en place avant le laminage est déjà engagé dans une ébauche de tube à laminer. Le dispositif et le procédé suivant l'invention s'appliquent à tout procédé de laminage rotatif d'ébauche de tubes sur mandrin qui néces- site que celui-ci soit retenu en traction. Un mode particulièrement avantageux de réalisation du dispositif suivant l'invention est décrit ci-après et représenté par les figures 1 à 3 de façon non limitative. Figure 1: vue en plan du dispositif d'accrochage rapide suivant l'invention. Figure 2: vue suivant (A-A) du dispositif de la figure 1. Figure 3: vue en coupe suivant (B-B) du dispositif de la figure 1. -4- 2604929 La figure 1 est une vue en plan, de dessus, du dispositif suivant l'invention. L'axe (Xl-X1) est situé dans le prolongement de l'axe de travail du mandrin. Celui-ci, non représenté, se trouve le long de cet axe dans le prolongement de la partie gauche de la figure au-delà-de la tige de retenue (1). Cette tige de retenue est solidarisée, de façon connue et non représentée, avec l'extrémité amont du mandrin par un moyen de liaison. Ce moyen de liaison peut être un manchon fileté, une soudure ou autre. Cette tige de retenue traverse le bottier (2) et comporte à son extrémité amont une pièce d'accouplement mâle (3) capable de s'engager dans la pièce d'accouplement femelle (3A) portée par un arbre d'entraînement (5). Le bottier (2), de révolution, est à l'inté- rieur du logement à portée semi-circulaire (4) dont le diamètre est légèrement supérieur aux zones d'extrémité (6,7) du bottier. Le récep- tacle (8), dans lequel est ménagé le logement (4), est rendu solidaire d'un support non représenté par des moyens de fixation (9,10). Ce support peut être, par exemple, un banc de retenue capable de résister aux efforts de traction exercés sur le mandrin pendant l'opération de laminage et qui permet aussi de déplacer le réceptacle, et donc le mandrin, le long de l'axe de travail (X1-X1) suivant les besoins du cycle opératoire. Le bottier (2) comporte à son extrémité aval une portée tronconique convexe (11), d'axe (Xl-X1), qui fait face à une portée de retenue tronconique concave (12) ayant le même axe et le même angle au sommet, qui est formée sur la paroi d'extrémité aval (13) du réceptacle (8). Cette portée tronconique concave entoure un orifice (14) de diamètre (dl) légèrement supérieur au diamètre (d2) de la zone de plus fort diamètre (15) de la tige (1). Comme le montre la figure 2, cet orifice se raccorde à une fente (16), radiale par rap- port à (Xl-Xl), d'axe (Y1-Yl) sensiblement vertical, qui débouche à la partie supérieure. Cette fente doit permettre le passage de la tige de retenue (1). Dans le cas du dispositif décrit, elle a une largeur (L) égale au diamètre (dl) de l'orifice (14). Il est avantageux de donner à la fente (16) une largeur (L) permettant un passage aisé de la tige de retenue lors de sa mise en place ou de l'extraction de l'ensemble formé par la tige de retenue (1), solidaire du mandrin, et le bottier (2), sans cependant réduire de façon trop importante l'extension annulaire de la portée tronconique (12). La figure 3 est une vue en élévation et en coupe de la figure 1. Elle montre comment la tige de retenue (1) est montée en rotation à l'inté- rieur du bottier (2). Le palier de butée (17) empêche tout déplacement de la tige par rapport au boîtier vers l'aval. On remarque que le palier (18) , qui est maintenu par le couvercle (19) du boîtier, joue également le rôle de butée vers l'amont. Enfin, le palier (20) est un moyen de centrage. Le bottier comporte par ailleurs, au voisinage de son extrémité amont, un relief annulaire (21) sur lequel peut agir une came (22) commandée par un vérin de recul (24). Sous l'action de ce vérin, il est possible par l'intermédiaire de la came (22), qui prend alors la position figurée en tirets en (25), de reculer vers l'amont le bottier à l'intérieur du logement (4) de façon à séparer l'une de l'autre les deux portées tronconiques (11) et (12). L'ensemble verin (24), came (22) sont montés sur deux plaques parallèles (23) attenantes au réceptacle (8). L'arbre d'entraînement (5) peut être entraîné en rotation, de façon connue et non représentée, par un moyen moteur. L'accouplement ou le désaccouplement de cet arbre d'entraînement et de la tige de retenue sont effectués en déplaçant le long de l'axe (X1-X1) cet arbre d'entraînement respectivement vers l'aval ou vers l'amont de façon à engager l'une dans l'autre les pièces d'accouplement (3) et (3A) ou au contraire à les séparer. Comme le montrent les figures 1 et 3, la pièce d'accouplement (3) comporte une couronne dentée extérieure (26) qui peut engrener avec la couronne dentée intérieure (27) portée par la pièce (3A). Comme le montre la figure 3, l'arbre d'entraînement (5) coulisse sur une portée (28) sous l'action d'un moyen de commande d'accouplement ou de désaccouplement connu et non représenté. Ce moyen de commande peut en particulier être un vérin qui fait glisser, sur un support muni d'un chemin de glissement parallèle à l'axe (X1-X1), un moyen moteur qui porte l'extrémité de l'arbre d'entraînement (5) et l'entraîne en rotation. Comme le montrent les figures 2 et 3, les bords de l'ouverture du logement à portée semi-circulaire (4) sont prolongés vers le haut par des parois de guidage, telles que (29). Dans le cas de ces figures, ces parois sont sensiblement verticales. Elles peuvent aussi en particulier les deux parois parallèles à l'axe (Xl-X1), s'évaser à la partie supérieure, de façon à faciliter l'entrée du boîtier (2) dans le logement (4). -6- 2604929 Le dispositif suivant l'invention qui vient d'être décrit est suscep- tible de nombreuses modifications qui ne sortent pas du domaine qui fait l'objet de l'invention. C'est ainsi que le moyen de butée, qui empêche la tige de retenue de glisser vers l'aval à l'intérieur du boîtier, peut faire l'objet d'un grand nombre de variantes de réalisa- tion. Il en est de même pour le moyen d'accouplement ou de désac- couplement de la tige de retenue avec un moyen d'entraînement en rotation. Il en est aussi de même pour la portée du logement, contre laquelle vient en appui la portée du bottier lorsque celui-ci est tiré vers l'aval par le mandrin et la tige de retenue. On peut en particu- lier inverser la disposition des portées tronconiques, la portée tronconique concave étant réalisée sur le bottier et la portée tronconique convexe étant réalisée sur la paroi d'extrémité aval du logement. D'autres types de portées peuvent aussi être utilisés. Le dispositif suivant l'invention peut s'appliquer à tout procédé de laminage de tubes mettant en jeu un mandrin tournant et retenu. Il s'applique en particulier aux procédés dans lesquels il est néces- saire, à chaque cycle élémentaire de laminage d'une ébauche de tube, d'enlever en fin de cycle le mandrin utilisé pour le remplacer par un autre. -7- 2604929 REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant l'accrochage rapide et assurant la retenue des mandrins rotatifs utilisés pour le laminage de tubes caractérisé en ce qu'il comporte une tige de retenue (1) qui prolonge l'extrémité amont du mandrin et qui est solidarisée avec celui-ci par un moyen de liaison, un bottier de révolution (2) à l'intérieur duquel la tige de retenue est montée en rotation, un palier de butée (17) empêchant un déplacement de la tige par rapport au bottier en direction de l'aval, un réceptacle (8) pourvu d'un logement, destiné au bottier (2), à portée semi-circulaire (4) disposé dans l'axe de travail (X1-X1) du mandrin et solidaire d'un support capable de résister aux efforts de traction du mandrin, le logement comportant une ouverture de largeur au moins égale au plus grand diamètre extérieur du bofttier et de longueur supérieure à celle du bottier, et en ce qu'il comporte une portée de retenue (12) réalisée sur la paroi d'extrémité aval du logement, qui entoure un orifice (14) de diamètre au moins égal à celui de la tige de retenue, une fente radiale (16) traversant cette paroi d'extrémité à partir de l'orifice et débouchant à la partie supérieure, fente dont la largeur (L) est au moins égale au diamètre de la tige de retenue, et en ce qu'il comporte une portée de butée (11) réalisée sur la paroi d'extrémité aval du bottier qui entoure le passage de la tige de retenue. 2. Dispositif suivant revendication 1 caractérisé en ce que la portée de retenue (12) et la portée de butée (11) sont tronconiques et ont le même angle au sommet, l'une étant concave, l'autre convexe. 3. Dispositif suivant revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la tige de retenue (1) traverse l'extrémité amont du bottier et peut être entrafnée en rotation grâce à un moyen de commande qui permet d'accou- pler la tige de retenue avec un moyen d'entraînement en rotation ou de la désaccoupler. 4. Dispositif suivant revendication 3 caractérisé en ce que l'accou- plement ou le désaccouplement du moyen d'entraînement en rotation et de la tige de retenue est réalisé par coulissement de l'arbre d'en- trafnement le long de l'axe de travail. -8- 2604929 5. Dispositif suivant revendication 4 caractérisé en ce que la tige de retenue (1) et l'arbre d'entraînement en rotation (5) comportent chacun une pièce d'accouplement (3,3A) coopérant pour réaliser leur accouplement. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'un moyen de recul permet de déplacer vers l'amont le boîtier dans le logement. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les bords de l'ouverture du logement du réceptacle sont prolongés vers le haut par des parois de guidage. 8. Dispositif suivant revendication 7 caractérisé en ce qu'au moins sur les côtés parallèles à l'axe de travail, les parois de guidage s'écartent l'une de l'autre à l'extrémité supérieure. 9. Dispositif de laminage sur mandrin d'ébauches de tubes dans lequel on met en oeuvre des mandrins rotatifs entraînés en rotation par un moyen moteur, pendant une partie au moins du cycle de laminage, et qui doivent être remplacés fréquemment, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre plusieurs mandrins solidarisés chacun avec une tige de retenue, elle-même montée en rotation dans un boîtier, un palier de butée empêchant la tige de retenue de glisser vers l'aval par rapport au boîtier et en ce qu'avant un premier cycle de laminage, on dispose le mandrin sur l'axe de travail, le boîtier étant engagé dans un logement ménagé dans un réceptacle, solidaire d'un support capable de résister à la traction du mandrin et en ce qu'on déplace le mandrin vers l'aval jusqu'à ce qu'une portée de butée dont est muni le bottier du côté aval vienne en appui contre une portée de retenue dont est muni le logement et eh ce qu'on accouple un moyen d'entraînement en rotation avec la tige de retenue pour entrainer en rotation le mandrin, le moyen d'entraînement en rotation étant ensuite désaccouplé, et en ce qu'en fin de cycle de laminage, on fait reculer l'ensemble boîtier, tige de retenue et mandrin de la quantité suffisante pour pouvoir dégager le boîtier du logement et mettre en place un nouveau mandrin.