Brevet FR2696166A1 — publié le 19940401

A CYLINDRE DE GUIDAGE D'UNE BANDE L'invention concerne un cylindre de guidage d'une bande avec un tube de cylindre rotatif dont la surface est munie de rainures avec des composantes d'orientation princi- palement dirigées dans le sens périphérique. De tels cylindres servent à transférer une bande de matière, par exemple en papier, carton, matière plastique, métal, textile ou autre, à partir d'un poste sur une chaîne de machines au poste suivant, o est entrepris un autre traitement de la bande de matière, par exemple par pressage, estampage, impression, laminage, lissage, déshydratation, enduction, bobinage ou autre, le cas échéant avec une ten- sion de traction commandée ou réglable. En particulier dans le cas de grandes vitesses de la bande, le transfert exact de la bande de matière au moyen du cylindre de guidage est problématique, car il se forme entre la surface externe du cylindre de guidage et la bande de matière un coussin d'air sur lequel la bande de matière commence à flotter, de telle sorte qu'elle décrit des mouve- ments incontrôlés dans le sens latéral, et qu'aucun guidage latéral de la bande de matière n'est plus assuré. Pour remédier à ce problème, on prévoit, par exemple, d'après DE 25 40 923 ou DE 39 13 601 des dispositifs de mesure de position des bords de la bande et des dispositifs de régulation faisant varier la position des paliers des cylindres de guidage de la bande Ces dispositifs sont non seulement coûteux et compliqués, mais ils fonctionnent avec un certain retard, ce qui impose une limite supérieure à la vitesse de la bande. Pour éviter cela, il a été proposé de ménager des rainures périphériques dans la surface externe du cylindre constitué par un tube d'acier ou d'aluminium, par tournage ou par fraisage, ces rainures assurant, quand leur dimensions sont adéquates, par exemple avec une profondeur de quelques dixièmes de millimètre, un bon guidage de la bande de matière, même quand la bande circule à grande vitesse ou quand le cylindre tourne à grande vitesse, et permet d'empêcher la bande de matière de flotter latéralement Dans ce cas, les importantes forces massiques mises en jeu constituent un inconvénient. Pour éviter ces importantes forces massiques, il a été proposé de fabriquer le tube du cylindre en un matériau plus léger, par exemple en matière plastique renforcée par des fibres, mais ce matériau n'a qu'une faible dureté de surface De ce fait, il se produit une usure rapide des rainures, notamment par abrasion, de telle sorte que la durée possible d'utilisation de tels cylindres de guidage de bandes est souvent insuffisante. L'invention se propose d'éviter les inconvénients de l'art antérieur, exposés ci-dessus, et en particulier de réaliser un cylindre de guidage de bande permettant d'une part un guidage automatique de la bande de matière, même aux vitesses assez grandes de la bande, et aux vitesses de rota- tion élevées du cylindre, en évitant un flottement latéral de la bande, sans exiger de dispositifs-de mesure et de régulation coûteux et compliqués, mais en présentant aussi, d'autre part, une plus grande résistance à l'usure et une moindre détérioration de la surface du cylindre, même aux grandes vitesses de la bande. Selon l'invention, cet objectif est réalisé en constituant les rainures par au moins une couche bobinée sur la surface externe du tube du cylindre, composée d'un matériau ayant une résistance meilleure que celle du maté- riau du tube du cylindre. La couche bobinée se compose avantageusement d'un fil ou d'un ruban de métal ou d'un autre matériau adéquat ayant une bonne résistance à l'abrasion. La section du fil bobiné pourra être choisie circu- laire, elliptique, carrée, quadrangulaire, triangulaire ou autre Mais il est particulièrement avantageux de meuler la surface externe de la couche extérieure, de telle sorte qu'il en résulte une surface cylindrique avec des rainures entre les spires Mais, pour certaines bandes de matière, une forme extérieure avec des rainures ondulées est avanta- geuse, telle qu'elle peut être obtenue par bobinage d'un ruban ondulé. Pour certaines applications, il pourra être avanta- geux de prévoir les spires d'enroulement aussi exactement que possible dans le sens périphérique Pour obtenir un guidage latéral automatique de la bande de matière, c'est à dire un centrage automatique sur le milieu du cylindre, il est toute- fois particulièrement avantageux de disposer les spires de part et d'autre du milieu du cylindre avec une certaine inclinaison par rapport au sens périphérique, l'inclinaison sur un des côtés étant opposée à l'inclinaison de l'autre côté, de telle sorte que les spires sont symétriques, comme dans un miroir, par rapport au milieu du cylindre. Lors de la réalisation de la couche bobinée, il est avantageux d' exécuter le bobinage de Iazc-u-che lorsque la surface du tube de cylindre en matière plastique est encore précisément plastique, de telle sorte que les spires peuvent s'incruster partiellement dans la surface de la matière plastique Dans ce cas, un conditionnement préal- able du matériau à enrouler sera opportun pour assurer une bonne adhérence avec la matière plastique du tube du cylindre. Pour obtenir une possibilité individuelle de réglage de la tension de traction de la bande de matière, il est avantageux de réaliser le cylindre de guidage de bande avec un support fixe et un tube de cylindre rotatif autour du support, et mobile par rapport à celui-ci, en prenant appui sur des éléments d'appui avec une force d'appui commandée ou réglable Il est alors possible d'obtenir une rotation du cylindre presque exempte de frottement, au moyen d'éléments d'appui hydrostatiques comportant des portées hydrostatiques sur lesquelles glisse la surface interne lisse du manchon du cylindre, ces éléments prenant appui sur le support au moyen d'une chambre à pression soumise à la pression commandée ou réglable d'un agent de pression liquide ou gazeux, de mani- ère analogue au cylindre décrit dans US-A-3 802 044. L'invention sera encore expliquée en se référant aux exemples de réalisation représentés sur le dessin, dans lequel: la Figure 1 représente une suite de machines avec un cylin- dre de guidage de bande, la Figure 2 représente la surface d'un premier cylindre de guidage, la Figure 3 représente la surface d'un autre cylindre de guidage, les Figures 4 a à 4 m représentent les sections de différents bobinages, et la Figure 5 représente en coupe un cylindre de guidage avec des éléments d'appui. La Figure 1 représente la disposition selon la- quelle une bande de matière 1 est conduite, à partir d'un cylindre d'entrée 2 par un rouleauguide 3 a sur un cylindre de guidage de bande 4, qui assure le centrage de la bande de5 matière 1 et la dirige, avec une certaine précontrainte mécanique T, par l'intermédiaire d'un autre rouleau- guide-3 b, vers un jeu de cylindres 5, 15 entre lesquels la bande de matière est soumise à un traitement de pressage ou d'im- pression. Le cylindre de guidage de bande 4 est constitué, pour des raisons de poids, par un manchon de cylindre 6 léger, rotatif autour d'un axe A, réalisé par exemple en matière plastique ou en métal léger Il est avantageux de réaliser ce manchon de cylindre 6 par bobinage en couches successives d'une résine synthétique renforcée par des fibres de verre ou de carbone, permettant d'obtenir une résistance suffisante, même avec de faibles épaisseurs de paroi. Pour protéger la surface relativement tendre du manchon de cylindre 6 en matière plastique contre l'abrasion et contre une usure trop rapide, une couche 7 d'un matériau plus résistant que celui du manchon de cylindre 6 est en- roulée autour de la surface extérieure du manchon de cylindre 6, cette couche étant avantageusement constituée par un fil ou un ruban d'un métal approprié, par exemple en acier Pour obtenir une résistance améliorée à l'abrasion, il suffit, certes, en règle générale, d'une seule couche bobinée de fil ou de ruban, mais il est également possible de superposer plusieurs couches bobinées de fil ou de ruban. Dans l'exemple de la Figure 2, l'enroulement de fil 7 est orienté sensiblement dans le sens périphérique Dans ce cas, l'enroulement de fil 7 peut s'étendre en sens axial sur toute la surface du manchon de cylindre 6, mais peut, dans certaines applications, être prévu sur une partie seule- ment de la surface externe du manchon de cylindre 6, c'est- à-dire qu'il est possible de ménager entre les diverses parties de l'enroulement des espaces vides 16. Dans de nombreux cas, il est déjà possible, avec un enroulement 7 et des rainures 17 orientés dans le sens péri- phérique, d'obtenir un guidage axial suffisant de la bande de matière 1, et d'empêcher un flottement latéral, sans être obligé de prévoir des dispositifs de mesure de position des bords de la bande, mais il est particulièrement avantageux d'orienter l'enroulement 7 du fil ou de ruban sur la surface du manchon de cylindre 6 de telle manière que la bande de matière se centre automatiquement, c'est-à-dire qu'en cas de déviation latérale elle est ramenée automatiquement au milieu. Dans l'exemple représenté sur la Figure 3, ceci est obtenu par le fait que la partie médiane 7 a de l'enroulement de fil est, certes, orientée dans le sens périphérique, mais que les enroulements 7 b et 7 c de part et d'autre du milieu M sont inclinés selon un petit angle aigu par rapport au sens périphérique, un des côtés 7 b ayant une inclinaison opposée à celle de l'autre côté 7 c L'ensemble de l'en- roulement est, de ce fait, symétrique, comme dans un miroir, par rapport au plan médian M du manchon de cylindre Ceci permet d'obtenir automatiquement le rappel de la bande de matière au milieu du cylindre, dès que celle-ci tente de se dérober latéralement par rapport à la direction axiale. La section du matériau à bobiner pourra être choisie diversement et adaptée à la nature de la bande de matière destinée à être transportée par le cylindre de guidage de bande La Figure 4 représente diverses variantes appropriées. Selon la Figure 4 a, une couche de fil 7, en fil métallique de section circulaire, est enroulée sur le man- chon de cylindre 6 Dans ce cas, des rainures 17 sont formées entre les spires voisines du fil. Selon la Figure 4 b, l'enroulement de fil 7 est légèrement incrusté dans la surface du manchon de cylindre 6 qui est encore à l'état plastique relativement tendre. Dans ce cas, il est avantageux de conditionner la surface du fil, avant son incrustation, de manière à obtenir une adhérence améliorée entre l'enroulement de fil 7 et le manchon de cylindre 6 La surface extérieure de l'enroule- ment de fil 7 est meulée, ce qui réalise une surface plus lisse que dans l'exemple précédent, mais ici aussi il y a des rainures 17 entre les spires voisines. Selon les Figures 4 c et 4 d, la section du fil 7 peut aussi être rectangulaire ou quadrangulaire, ce qui permet d'obtenir, selon les besoinsdiverses ondulations de la surface D'autres formes diverses, trapézoïdales, triangulaires, ovales, elliptiques ou irrégulières de la section du fil, telles que représentées sur les Figures 4 e à 4 k peuvent être avantageuses, selon les circonstances ou selon la matière en bande à transporter. Au lieu d'un fil, il est également possible d'utiliser pour réaliser l'enroulement un matériau en bande approprié. Comme représenté sur la Figure 41, le ruban enroulé 7 peut dans ce cas être ondulé, ce qui forme des rainures ondulées 14 dans le sens périphérique sur la surface. Comme représenté sur la Figure 4 m, des spires voisines du ruban 7 peuvent se chevaucher comme des tuiles, ce qui protège particulièrement bien la surface du manchon de cylindre 6 contre les effets abrasifs et corrosifs. Le matériau du fil 7 ou du ruban 7 enroulé devra être adapté, en ce qui concerne sa résistance mécanique et sa résistance à la corrosion, à la bande de matière 1 à transporter En général, l'acier est suffisant, le cas échéant avec des additifs d'alliage spéciaux, mais dans des cas spéciaux il pourra être avantageux d'utiliser un métal dur ou un métal vitrifié, par exemple selon US-A-4 721 154. Selon une réalisation simple, le manchon 6 du cylindre de guidage de bande peut être muni de couvercles d'obturation latéraux 8, portant les tourillons 9 du cylindre Ainsi, le manchon de cylindre 6 tourne ensemble avec les couvercles d'obturation 8 et les to urinons 9. Pour produire une précontrainte mécanique réglable individuellement sur la largeur du cylindre dans la bande de matière 1 à transporter, il est toutefois avantageux que le manchon 6 du cylindre soit monté rotatif autour d'un support fixe 13 et soit mis en appui contre ce support 13 au moyen d'une rangée d'éléments d'appui 10 disposés côte à côte dans le sens axial, avec une force d'appui réglable, en pouvant se déplacer dans le sens d'appui T Une rotation du manchon de cylindre 6 presque exempte de frottement peut alors être obtenue au moyen d'éléments d'appui 10 hydro- statiques, sur lesquels glisse la surface interne lisse du manchon de cylindre 6, par l'intermédiaire de portées hydrostatiques 11, ces éléments d'appui prenant appui contre le support 13 avec une chambre de pression 12, en pouvant se déplacer dans le sens de l'appui, la chambre de pression étant alimentée en fluide sous pression, liquide ou gazeux, dont la pression est commandée ou réglable, ce qui permet de produire une force d'appui commandée ou rég- lable des éléments d'appui 10 contre le manchon 6 du cylindre. R E V EN D I C A T I O N S 1 Cylindre de guidage de bande avec un manchon de cylindre ( 6) rotatif, dont la surface externe est munie de rainures ( 14, 17) avec des composantes d'orientation dirigées principalement dans le sens périphérique, c a r a c t é r i S é en ce que les rainures ( 14, 17) sont constituées par au moins une couche enroulée autour de la surface externe du manchon de cylindre ( 6) en matériau ayant une résistance supérieure à celle du manchon de cylindre ( 6). 2 Cylindre de guidage de bande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche ( 7) est constituée d'un fil ou d'un ruban enroulé, en un métal ou autre matériau ayant une bonne résistance à l'abrasion. 3 Cylindre de guidage de bande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface extérieure de la couche extérieure ( 7) est meulée, de telle sorte qu'il en résulte une surface cylindrique avec des rainures ( 17) entre les spires de l'enroulement. 4 Cylindre de guidage de bande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les rainures ( 14) présentent une forme ondulée sur la surface externe de la couche ( 7) extérieure. Cylindre de guidage de bande selon une des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que les spires de l'en- roulement ( 7 b, c) sont disposées de part et d'autre du milieu (M) du cylindre avec une certaine inclinaison par rapport au sens périphérique, l'inclinaison sur un des côtés étant opposée à celle de l'autre côté, de telle sorte que les spires du fil sont symétriques, comme dans un miroir, par rapport au milieu (M) du cylindre. 6 Cylindre de guidage de bande selon une des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que l'enroulement ( 7) est partiellement incrusté dans la surface du manchon de cylindre ( 6). 7 Cylindre de guidage de bande selon une des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que le cylindre de guidage ( 4) est réalisé avec un support ( 13) non rotatif et un manchon de cylindre ( 6) rotatif autour du support et pou- vant être déplacé par rapport au support ( 13) et prenant appui sur celui-ci au moyen d'éléments d'appui ( 10) avec une force d'appui commandée ou réglable. 8 Cylindre de guidage de bande selon une des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments d'appui ( 10) sont réalisés sous la forme d'éléments d'appui hydro- statiques, sur lesquels glisse la surface intérieure lisse du manchon de cylindre ( 6) au moyen de portées hydrostati- ques ( 11) de ces éléments, ceux-ci prenant appui sur le support au moyen d'une chambre de pression ( 12) contenant un fluide sous pression liquide ou gazeux, dont la pression est commandée ou réglable. 9 Cylindre de guidage de bande selon une des revendi- cations 1 à 8, caractérisé en ce que le manchon de cylindre ( 6) est en matière plastique. Cylindre de guidage de bande selon la revendication 9, caractérisé en ce que la matière plastique du manchon de cylindre ( 6) est constituée par des couches enroulées de résine synthétique renforcée par des fibres de verre ou de carbone.