Brevet FR2686077A1 — publié le 19930716

L'invention concerne un mandrin cylindrique expansible d'enrouleuse ou de bobineuse, et dérouleuse ou débobineuse. Dans les installations de production de tôles ou de feuillards par laminage, le produit laminé est enroulé ou déroulé sur une enrouleuse ou dérouleuse placée en sortie ou en entrée de cage ou à la fin d'une ligne de laminage ou de traitement ou de cisaillage. Plus généralement, des enrouleuses ou bobineuses et dérouleuses ou débobineuses sont utilisées lors de la fabrication de produits plats, en bande, tels que les tôles, feuillards, cartons, papiers Une enrouleuse ou dérouleuse comprend un mandrin expansible centré sur un axe longitudinal et est associé par un arbre d'entraînement à un appareillage de commande de la rotation du mandrin autour de son axe longitudinal. Le mandrin d'enrouleuse doit être expansé lorsqu'il reçoit la tête de la bande et rétracté à la fin de l'enroulement, lorsque la bobine est terminée, pour permettre de la dissocier du mandrin. Le mandrin de dérouleuse doit être rétreint lorsqu'il reçoit la bobine et expansé afin de dérouler cette bobine. Ces mandrins comportent généralement un corps de mandrin à l'intérieur duquel sont placés des moyens à crémaillère susceptibles d'un déplacement longitudinal Des segments, pouvant se déplacer latéralement par rapport au corps du mandrin, sont appuyés, directement ou indirectement, sur les surfaces inclinées de la crémaillère. Ainsi, la position de la crémaillère par rapport au corps du mandrin détermine l'écartement des segments, et par là, le diamètre du mandrin. Les segments, lorsqu'ils sont écartés, libèrent entre eux des espaces par lesquels différentes saletés sont susceptibles de s'introduire vers l'intérieur du mandrin et d'en perturber le fonctionnement Cela est particulièrement gênant en présence de fines de fer provenant des bobines de feuillards, qui peuvent s'introduire entre les parties frottantes des mandrins, en diminuer la durée de vie, et rendre nécessaire des graissages et des démontages fréquents. Un but de l'invention est d'éviter ces inconvénients de manière à augmenter la durée de vie des mandrins. Un autre objectif de l'invention est de proposer un mandrin cylindrique expansible qui puisse être graissé à vie. C'est encore un objectif de l'invention de proposer un mandrin qui puisse fonctionner sans nécessité de démontage. C'est encore un objectif de l'invention de proposer un mandrin cylindrique expansible étanche. A cet effet, l'invention concerne un mandrin cylindrique expansible d'enrouleuse ou dérouleuse, ayant au moins un état rétreint et un état expansé, et ayant un axe longitudinal. Il comporte un corps de mandrin ayant un nez et un arrière, et comportant un fourreau tubulaire, des segments, des moyens à crémaillère susceptibles d'un déplacement longitudinal produisant un déplacement transverse des segments par rapport à l'axe longitudinal, un arbre de commande contrôlant le déplacement longitudinal des segments, des barres de fermeture placées parallèlement à l'axe longitudinal entre les segments et en contact avec eux, une barre de pinçage, et un arbre d'entraînement. Selon l'invention, le nez et l'arrière du corps du mandrin comportent chacun une surface annulaire assurant l'étanchéité du contact entre le corps du mandrin et les segments d'une part, les barres de fermeture et la barre de pinçage d'autre part. Des joints d'étanchéité sont de préférence placés entre lesdites surfaces annulaires du corps du mandrin et les segments, les barres de fermeture et la barre de pinçage. De préférence, les barres de fermeture portent des joints d'étanchéité assurant leur contact avec les segments. Dans un mode de réalisation préféré, des joints d'étanchéité sont interposés entre la barre de pinçage et les segments situés de part et d'autre de celle-ci. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit en détail, en référence aux dessins annexés, dans lesquels la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale du mandrin selon l'invention; la Figure 2 est une deuxième coupe longitudinale du mandrin selon l'invention, faisant apparaître la barre de pinçage; la Figure 3 est une vue en coupe transverse AA; la Figure 3 A est une vue de détail, en coupe transverse, d'un segment; la Figure 3 B est une vue en coupe transverse de détail centrée sur la barre de pinçage; la Figure 4 est une vue en coupe transverse BB; la Figure 5 est une vue en coupe transverse CC; la Figure 6 est une vue en coupe suivant G. Le mandrin cylindrique expansible de l'invention est destiné à tourner autour de son axe longitudinal 1, sous l'action de l'arbre d'entraînement 2 Le corps du mandrin 3 a un nez 5 et un arrière 7 Il comporte un fourreau tubulaire 9. La position transverse des segments 11 donnant le diamètre apparent, c'est-à-dire l'état expansé ou rétreint du mandrin, est déterminée par des moyens à crémaillère 13. Ce déplacement longitudinal des moyens à crémaillère 13 est produit et contrôlé par un arbre de commande 15. Des barres de fermeture 17 longitudinales s'étendent sur toute la longueur des segments 11, et sont en contact avec eux, quelle que soit leur position transverse, c'est-à- dire que le mandrin soit à l'état rétreint ou à l'état expansé. A cet effet, les segments dont la face extérieure lla est approximativement circulaire, comportent des bords llb plans et inclinés par rapport au rayon 19 joignant cette O extrémité à l'axe longitudinal du mandrin. Les barres de fermeture 17 placées entre deux segments 11 ont des faces inclinées 17 b et 17 c, respectivement complémentaires des faces llb et lic de ces segments. Lors du déplacement transverse des segments 11, les barres de fermeture 17 subissent un déplacement analogue, et leurs faces 17 b et 17 c restent en contact des faces llb et lic. Dans un autre mode de réalisation, non représenté ici, les barres de fermeture sont remplacées par des barres élastiques. Sur la Figure 3, le mandrin expansible est représenté en position expansée sur la moitié gauche et en position rétreinte sur la moitié droite. Ainsi, les barres de fermeture 17 assurent une obturation de l'espace ménagé entre deux segments 11 successifs, que le mandrin soit en position rétreinte ou en position expansée. Dans un mode de réalisation préféré, des joints d'étanchéité 21, représentés sur la Figure 4 et non représentés sur les autres Figures, assurent l'étanchéité du contact entre les barres de fermeture 17 et les segments 11. Le mandrin cylindrique expansible comporte une barre de pingage 23 s'étendant tout le long du mandrin, et capable d'un mouvement transversal produit et contrôlé par l'arbre de commande 15 Cette barre de pinçage 23 est représentée en position de repos 23 a sur la moitié droite de la Figure 3, et en position active de pincement 23 b sur la partie gauche de cette même Figure Elle est reliée au fourreau tubulaire 9 par des biellettes 25. En position de repos, la barre de pinçage permet l'introduction de l'extrémité de la bande ou du feuillard dans la gorge 27 qu'elle dégage En position active, elle coince cette bande contre le segment 11 avec lequel elle coopère, et permet ainsi le début de l'enroulement. Des joints d'étanchéité 29 et 30 sont interposés entre la barre de pinçage 23 et les segments 31, 32 situés de part et d'autre de celle-ci. Les segments 11 peuvent être équipés de rappliques ou rehausses 33, 34, représentées exclusivement sur la Figure 1.0 3, augmentant le diamètre du mandrin Ces rehausses 33, 34 sont fixées par des vis 35, 36 sur chaque segment 11 Elles comportent bien entendu une gorge 37 dégageant l'accès de la gorge 27 formée, lorsque la barre de pinçage 23 est dans sa position de repos. L'étanchéité du mandrin cylindrique expansible est assurée à ses extrémités 1 et le long des barres de fermeture et de pinçage Le nez 5 et l'arrière 7 du corps du mandrin 3 comportent chacun une surface annulaire, respectivement 39, 41, qui assure l'étanchéité du contact entre le corps du mandrin 3, les segments 11 et les barres de fermeture 17 Il comporte aussi des surfaces longitudinales d'étanchéité pour les barres de fermeture 17. La surface annulaire 39 du nez 5 est formée sur un flasque 43 fixé sur le corps du mandrin 3 par les fixations, vis ou boulons, 45 Un joint d'étanchéité 47 est avantageusement interposé entre la surface annulaire 39 formée sur le flasque 43 et les segments 11, les barres de fermeture 17 et la barre de pinçage 23 Ce joint 47 est fixé au flasque 43 par les moyens de fixation, vis ou boulons, 49. L'étanchéité à la partie arrière 7 du mandrin est réalisée par la surface annulaire 41 portée par l'arbre d'entraînement 2 ou par une couronne qui lui est attachée, qui coopère avec les attaches 50, 51 et 52 portées par les extrémités des segments Il d'une part, et avec les attaches G 53 à 55 portées par les barres de fermeture 17. L'étanchéité de la barre de pinçage 23 est réalisée par des pièces d'étanchéité 29 et 30 portées par le segment 11, qui sont représentées sur la Figure 3 A. Dans un autre mode de réalisation, au niveau du guidage de la barre de pinçage en contact avec les faces 29 a et 30 a du segment 11, des joints d'étanchéité 29 b et 30 b sont alors interposés entre les faces du segment et la barre de pinçage, comme représenté dans la Figure 3 B. Les attaches 50 à 52 sont fixées sur les segments par les moyens de fixation 56, vis ou boulons. De manière analogue, les attaches 53 à 55 sont fixées sur les barres de fermeture 17 par les moyens de fixation, vis ou boulons, 57. Un joint d'étanchéité 59 est avantageusement interposé entre la surface annulaire 41 et les attaches 50 à 55. Les mouvements relatifs, des attaches de segments d'une part 50-52, et des barres de fermeture 53-55 d'autre part, peuvent être facilités en même temps que l'étanchéité est améliorée, par l'interposition de joints 61 et 63 placés entre chaque attache de barres de fermeture, telle que 54, et les segments 50 et 51 avec lesquels elle est en contact. Les formes respectives des attaches de segments 50 à 52 d'une part, et des attaches de barres de fermeture 53 à 55 d'autre part sont complémentaires des formes décrites plus haut concernant les segments 11 eux-mêmes et les barres de fermeture 17, de telle sorte que les mouvements relatifs de ces éléments se produisent sans perte d'étanchéité. Ainsi, l'étanchéité du mandrin cylindrique expansible est complète Elle est réalisée aussi bien sur sa surface cylindrique, plus particulièrement entre les segments, qu'à ses extrémités avant (le nez et arrière). Tout risque d'introduction de saletés, en particulier de fines de fer, à l'intérieur du mandrin est évité, ce qui réduit l'usure et permet l'augmentation de la durée de vie du mandrin. ce type d'étanchéité est obtenu sans faire obstacle à l'expansion et à la rétraction du mandrin, et sans rendre sa commande plus complexe. L'invention peut être mise en oeuvre avec différentes formes de joints, par exemple des joints racleurs ou des joints plats Ceux-ci peuvent être des joints-sandwichs comportant par exemple une couche élastique emprisonnée entre une couche de bronze et une couche d'acier. REVENDI CATIONS 1 Mandrin cylindrique expansible d'enrouleuse ou dérouleuse, ayant au moins un état rétreint et un état expansé, ayant un axe longitudinal ( 1) et comportant un corps de mandrin ( 3) ayant un nez ( 5) et un arrière ( 7) comportant un fourreau tubulaire ( 9); des segments ( 11); des moyens à crémaillère ( 13) susceptibles d'un déplacement longitudinal produisant un déplacement transverse des segments ( 11) par rapport à l'axe longitudinal ( 1); un arbre de commande ( 15) contrôlant le déplacement longitudinal des segments ( 11); des barres de fermeture ( 7), ou tout autre principe, placées parallèlement à l'axe longitudinal ( 1), entre les segments ( 11) et en contact avec eux; une barre de pinçage ( 23); un arbre d'entraînement ( 2); caractérisé en ce que le nez ( 5) et l'arrière ( 7) du corps du mandrin ( 3) comportent chacun une surface annulaire ( 39, 41) assurant l'étanchéité du contact entre le corps du mandrin ( 3) et les segments ( 11) d'une part, les barres de fermeture ( 17) et la barre de pinçage ( 23) d'autre part. 2 Mandrin cylindrique expansible selon la revendication 1, caractérisé en ce que des joints d'étanchéité sont placés entre lesdites surfaces annulaires du corps de mandrin ( 3) et les segments ( 11), les barres de fermeture ( 17) et la barre de pinçage ( 3). 3 Mandrin cylindrique expansible selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits joints d'étanchéité sont des joints à lèvres. 4 Mandrin cylindrique expansible selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'une au moins desdites surfaces annulaires est portée par un élément fixé sur le fourreau ( 9).35 5 Mandrin cylindrique expansible selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'une au moins desdites surfaces annulaires est portée par l'arbre d'entraînement ( 2). 6 Mandrin cylindrique expansible selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les segments ( 11), les barres de fermeture ( 17) et la barre de pinçage ( 23) comportent, au moins à l'une de leurs extrémités, chacun une attache destinée à venir au contact de l'une desdites surfaces annulaires. 7 Mandrin cylindrique expansible selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les barres de fermeture ( 17) portent des joints d'étanchéité ( 21) assurant leur contact avec les segments ( 11). 8 Mandrin cylindrique expansible selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des joints d'étanchéité ( 29, 30) sont interposés entre la barre de pinçage ( 23) et les segments ( 31, 32) situés de part et d'autre de celle-ci. 9 Mandrin cylindrique expansible selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que des joints d'étanchéité locaux sont interposés entre lesdites attaches.