Brevet FR2691084A1 — publié le 19931119

L'invention concerne un mandrin cylindrique expansible de bobineuse, notamment pour train à chaud, et qui comporte des moyens de lubrification des pièces mobiles. Dans les installations de production de tôles ou de feuillards par laminage, le produit laminé est enroulé sur une bobineuse placée en sortie de cage ou à la fin d'une ligne de laminage. D'une façon générale, une bobineuse comprend un mandrin expansible centré sur un axe longitudinal et associé par son arbre d'entraînement à un appareillage de commande de la rotation du mandrin autour de son axe longitudinal. Ce mandrin 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. Ces mandrins comportent généralement un corps de mandrin à l'intérieur duquel est placée une crémaillère susceptible d'un déplacement longitudinal. Des segments, pouvant se déplacer latéralement par rapport au corps du mandrin, sont appuyés sur les surfaces inclinées de la crémaillère. Ainsi, la position de la crémaillère par rapport au corps de mandrin détermine l'écartement de segments, et par là, le diamètre du mandrin. Dans de tels dispositifs, les différentes pièces mobiles doivent être lubrifiées afin d'amortir l'accostage des pièces métalliques les unes par rapport aux autres lors des vibrations ou des chocs. Jusqu'à présent, cette lubrification est réalisée par l'apport de graisse provenant de la face arrière du mandrin jusqu a son nez, où se trouve un répartiteur qui distribue la graisse vers les différents points de graissage. L'amenée de graisse, de la face arrière du mandrin au répartiteur, puis du répartiteur aux points de graissage, est réalisée par des tubes flexibles. Il a été constaté que ces tubes flexibles sont une source de pannes fréquentes. En effet, ils subissent des vibrations importantes lors de la rotation du mandrin. Ainsi, ils sont soumis à une fatigue importante pouvant conduire à la rupture. Un objectif de l'invention est la réalisation d'un mandrin cylindrique expansible de bobineuse qui comporte des moyens de graissage efficaces et fiables. C'est un autre objectif de l'invention de proposer un mandrin cylindrique expansible de bobineuse, dans lequel le graissage soit convenablement réparti vers tous les points susceptibles d'usure par l'effet des vibrations. C'est encore un objectif de la présente invention de proposer un mandrin cylindrique expansible de bobineuse qui permette une bonne lubrification, et qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs antérieurs et, en particulier, le risque de rupture des circuits de graissage. A cet effet, l'invention concerne un mandrin cylindrique expansible de bobineuse, ayant au moins un état rétreint et un état expansé, notamment pour train à chaud, ayant un axe longitudinal et comportant un corps de mandrin de type fourreau tubulaire et des lumières latérales et ayant un nez, un arbre d'entraînement, des segments, une crémaillère placée à l'intérieur du fourreau tubulaire du corps de mand-rin et comportant des surfaces coniques et ayant un nez, des biellettes reliant les segments à la crémaillère, un arbre de commande déterminant la position longitudinale de la crémaillère relativement au corps du mandrin, ladite position fixant l'écartement latéral des segments par rapport à l'axe longitudinal du mandrin et des moyens de graissage. Selon l'invention, les moyens de graissage comportent un premier bloc foré solidaire du nez du mandrin comportant un premier répartiteur de graisse, et un deuxième bloc foré solidaire du nez de la crémaillère comportant un deuxième répartiteur de graisse. Dans une réalisation, des pistons mobiles, perpendiculairement à l'axe longitudinal du mandrin, sont guidés par les lumières du corps du mandrin et s'appuient sur l'une des surfaces inclinées de la crémaillère d'une part, et sur l'un des segments d'autre part. De préférence, le corps du mandrin comporte des perçages reliés au premier répartiteur et destinés à la distribution de la graisse vers certains au moins des points de graissage. La crémaillère comporte avantageusement des perçages reliés au deuxième répartiteur et destinés à la distribution de la graisse vers les points de graissage. Dans un premier mode de réalisation, le corps du mandrin comporte des perçages et des rainures transversales assurant l'alimentation en graisse de la crémaillère. Des segments composites sont avantageusement disposés de part et d'autre des rainures, de manière à assurer leur étanchéité. Dans un deuxième mode de réalisation, le mandrin expansible comporte des canules d'axe longitudinal assurant l'alimentation en graisse de la crémaillère à partir du premier bloc foré. Dans un troisième mode de réalisation, la crémaillère comporte au moins un forage longitudinal assurant l'alimentation - en graisse de la crémaillère à partir de l'arrière du mandrin. Différents modes de réalisation de l'invention seront décrits plus en détail, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale du mandrin selon l'invention, pour moitié en l'état expansé (moitié supérieure), et pour moitié en position rétreint (moitié inférieure) - la Figure 2 est une vue de dessus du corps du mandrin de l'invention. - la Figure 3 est une vue en coupe du mandrin de l'invention, selon l'axe III - III - la Figure 4 est une vue en coupe IV - IV - la Figure 5 est un schéma de principe du graissage du mandrin selon un mode de réalisation de 1 invention; - la Figure 6 est une vue en coupe axiale du nez du mandrin et du premier bloc foré - la Figure 7 est une vue en coupe axiale du nez de la crémaillère et du deuxième bloc foré, dans un premier mode de réalisation - la Figure 8 est une vue en coupe axiale du nez de la crémaillère et du deuxième-bloc foré, dans un deuxième mode de réalisation ; - la Figure 9 est une vue schématique en coupe axiale du nez du mandrin et du premier bloc foré, dans un mode de réalisation qui leur permet de coopérer avec un palier effaçable. Le mandrin cylindrique expansible de l'invention est destiné à tourner autour de son axe longitudinal 1. Le corps de mandrin 2 est relié à un arbre d'entraînement dans la direction 3 qui produit sa rotation lors du bobinage. Le corps de mandrin 2 comporte un fourreau 4 dans lequel se trouve la crémaillère 7, à laquelle sont reliés les segments 5 par les biellettes 9. Les segments 5 comportent des faces planes avant et arrière 51 et 52 coopérant avec des épaulements 201 et 2G2 prévus dans le corps du mandrin 2, de manière à assurer le guidage latéral des segments 5 par rapport au corps de mandrin 2. De plus, le segment 5 comporte une butée avant 53. La crémaillère 7 comporte des surfaces inclinées 8. Des pistons 11 prennent appui par l'une de leurs faces 11a sur les surfaces inclinées 8 de la crémaillère 7, et par leurs autres faces 11b sur la face intérieure des segments 5. Le corps de mandrin 2 comporte des lumières 13 permettant le passage des pistons 11 pour certaines d'entre elles et le passage des biellettes 9 pour les autres. Lorsque, telle que représentée sur la partie inférieure de la Figure 1, la crémaillère, dont la position longitudinale est déterminée par l'arbre de commande 15, est avancée, les pistons 11 prennent appui sur la zone étroite des surfaces inclinées 8, permettant ainsi aux segments 5 de venir en contact du corps du mandrin 2, et mettant le mandrin en position rétreint. Au contraire, lorsque, telle que représentée sur la partie supérieure de la Figure 1, la crémaillère 7 est en position reculée, les pistons 11 prennent appui sur la zone haute des surfaces inclinées 8, écartant les segments 5, mettant le mandrin dans son état expansé. Lors de ces mouvements, la crémaillère 7 est guidée par rapport au fourreau 4 du corps du mandrin 2 par les guidages respectivement avant, centraux et arrière 71, 72, 73 et 74. Les segments 5 sont guidés par leurs guidages avant et arrière 5S et 52. Les moyens ae graissage, selon l'invention, assurent la lubrification de l'ensemble des guidages, des biellettes et des contacts des pistons, aussi bien avec le bord des lumières 13 ménagées dans le fourreau 4 du corps du mandrin 2 que de leurs surfaces de contact lla avec les surfaces coniques 8 de la crémaillère 7, et les surfaces de contact lîb avec les segments 5. L'alimentation en graisse du mandrin est produite à partir de sa face arrière, proche de l'arbre d'entraînement 3 et de l'arbre ae commande 15. A cet effet, les canalisations d'alimentation 101 et 102, formées dans le corps du mandrin, sont reliées au répartiteur 21 porté par le bloc foré 17. Le répartiteur 21, en coopération avec les doseurs 210, répartit la graisse qu'il reçoit, d'une part vers les segments 5 qui comportent des canalisations 103, 104, et d'autre part en retour vers l'arrière du corps de mandrin par les canalisations 105 et 106. Les canalisations 103 et 104 prévues dans les segments permettent d'assurer le graissage du guidage avant segments, de la butée avant segments, du guidage arrière segments et du guidage arrière crémaillère. Le répartiteur 21 est un module de répartition monobloc. Il peut également être formé directement dans le bloc foré 17 qui est alors usiné dans la masse, de façon à ménager les corps qui reçoivent les pistons des répartiteurs. Des canalisations 107, 108, 109, 110, non représentées sur les figures 1 à 4, sont usinées dans la crémaillère 7. Elles assurent le graissage du guidage central, des biellettes, des pistons et guidages, et des surfaces inclinées de la crémaillère. Différents modes d'alimentation de ces canalisations sont possibles. Elles peuvent tout d'abord être reliées directement au répartiteur 21. Elles peuvent également être reliées à un deuxième répartiteur 27, fixé sur le nez de la crémaillère 7. Cette liaison est assurée par le bloc foré 23. I1 peut lui aussi, soit être un module de répartition monobloc, soit être formé directement dans le bloc foré 23 usiné dans la masse, de façon à ménager les corps qui reçoivent les pistons répartiteurs. Le bloc foré 23 est, soit alimenté en graisse depuis l'arrière du mandrin par des canalisations usinées dans la crémaillère, soit alimenté à partir du répartiteur 21. Dans ce dernier cas, la liaison, entre le répartiteur 21 porté par le bloc foré 17 fixé sur le nez du mandrin, avec le répartiteur 23 fixé sur le nez de la crémaillère 7, peut être réalisée de deux manières différentes. Selon le premier mode de réalisation, représenté sur la Figure 7, la canalisation 101 d'alimentation en graisse du corps de mandrin 2 coopère avec une canalisation 231 transverse du bloc foré 23. La canalisation 101 comporte une bifurcation lOla transverse, positionnée de telle sorte qu'elle se trouve face à la canalisation 231. Des rainures, respectivement 101b et 231a, élargies par rapport au diamètre des canalisations lOla et 231, facilitent cette connexion. Des segments composites 233 et 234, fixés sur le bloc foré 23, sont en contact à glissement avec la surface interne du fourreau 4 du corps de mandrin 2 et assurent l'étanchéité de cette jonction. Des canaux 235, 236 relient la canalisation 231 au répartiteur 27. Selon le deuxième mode de réalisation, représenté sur la Figure 8, le premier répartiteur 17, fixé sur le nez au mandrin, est relié par des canules 41, 42 au deuxième bloc foré 23 porté par la crémaillère. Les canules 41 et 42 assurent l'alimentation du répartiteur 27 par l'intermédiaire du bloc foré 23. Les doseurs 210 et 270, associés respectivement au premier répartiteur 21 et au deuxième répartiteur 27, permettent un dosage précis de la quantité de graisse envoyée à chaque point de graissage. Selon l'invention, les moyens de graissage ne comportent aucun flexible, ni aucune tuyauterie extérieure au mandrin. Les blocs forés 17 et 23 sur lesquels sont fixés les répartiteurs 21 et 27, conjointement avec les perçages prévus dans le corps du mandrin 2 d'une part et dans la crémaillère 7 d'autre part, assurent la circulation et le dosage de la graisse en toute fiabilité et sans risque de rupture malgré les vibrations importantes auxquelles le mandrin peut être soumis. Sur la Figure 9, est représenté le nez du mandrin 19 équipé du bloc foré 17, lorsque celui-ci est destiné à coopérer avec un palier effaçable 30. Les canalisations 310, 311 du bloc foré 17 assurent le graissage du palier effaçable à partir du répartiteur 21. REVENDICATIONS 1. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse, ayant au moins un état rétreint et un état expansé, notamment pour train à chaud, ayant un axe longitudinal (1) et comportant - un corps de mandrin (2) comportant un fourreau tubulaire (4) et des lumières latérales, et ayant un nez - un arbre d'entraînement (3) - des segments (5) - une crémaillère (7) placée à l'intérieur du fourreau tubulaire (4) du corps du mandrin (2) et comportant des surfaces inclinées (8), et ayant un nez - des biellettes (9) reliant les segments (5) à la crémaillère (7) - un arbre de commande (15) déterminant la position longitudinale de la crémaillère (7), relativement au corps du mandrin (2), ladite position fixant l'écartement latéral des segments (5) par rapport à l'axe longitudinal (1) du mandrin - des moyens de graissage, caractérisé en ce que lesdits moyens de graissage comportent au moins un premier bloc foré (17) solidaire du nez du mandrin comportant un premier répartiteur de graisse (21). 2. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des pistons (11), mobiles perpendiculairement à l'axe longitudinal (1) du mandrin, guidés par les lumières (13) du corps du mandrin (2) s'appuyant sur l'une des surfaces coniques (8) de la crémaillère (7) d'une part, et sur l'un des segments (5) d'autre part. 3. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps du mandrin (2) comporte des perçages reliés au premier répartiteur (21) et destinés à la distribution de la graisse vers des points de graissage. 4. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième bloc foré (23) solidaire du nez de la crémaillère comportant un deuxième répartiteur de graisse (27). 5. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la crémaillère (7) comporte des perçages reliés au deuxième répartiteur (27) et destinés à la distribution de la graisse vers des points de graissage. 6. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les premier et deuxième blocs forés (17, 23) comportent des doseurs doubles lignes. 7. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps du mandrin (2) comporte des perçages et des rainures assurant l'alimentation en graisse de la crémaillère (7). 8. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des segments composites (30) disposés de part et d'autre des rainures et assurant leur étanchéité. 9. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la crémaillère (7) comporte au moins un forage longitudinal assurant l'alimentation en graisse de la crémaillère (7) depuis l'arrière du mandrin. 10. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le deuxième bloc foré (23) est constitué d'un seul élément usiné dans la masse. 11. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le deuxième bloc foré (23) est constitué de deux éléments rendus solidaires par des vis. 12. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des canules (41, 42) d'axe longitudinal assurant l'alimentation en graisse de la crémaillère (7) à partir du premier bloc foré (17). 13. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le corps du mandrin (2) comporte une face arrière en contact avec l'arbre d'entraînement (3) et une face avant opposée, et des canalisations longitudinales (101, 102) assurant l'alimentation en graisse du premier bloc foré (17). 14. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le premier répartiteur de graisse (21) assure le graissage - du guidage avant segments, - de la butée avant segments, - du guidage arrière segments, - et du guidage arrière crémaillère. 15. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 3 à 14, caractérisé en ce que le deuxième répartiteur de graisse (27) assure le graissage - du guidage central, - des biellettes, - des pistons et guidages, - des surfaces inclinées de la crémaillère. 16. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte un palier effaçable, et que la forme extérieure du premier bloc foré comporte des nervures lui permettant de coopérer avec ledit palier effaçable. 17. Mandrin cylindrique expansible de bobineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les moyens de graissage ne comportent aucun tube flexible.