Brevet FR2727952A1 — publié le 19960614

L'invention a pour objet une bobineuse pour l'enroulement d'un produit en bande, utilisable en particulier dans une installation de bobinage de bandes métalliques. Dans une installation de laminage, la bande métallique doit être enroulée en bobine, à la sortie de l'installation, pour être facilement transportée vers une autre partie de l'installation ou tout autre lieu d'utilisation. On utilise à cet effet des bobineuses comprenant un mandrin entraîné en rotation autour de son axe et sur lequel s'enroule la bande pour former une bobine. Le mandrin est muni, de façon connue, de moyens d'expansion rétractables permettant d'évacuer la bobine après enroulement et est associé à des dispositifs annexes comme, par exemple, un enveloppeur à courroie facilitant le début d'enroulement, et des moyens d'évacuation des bobines enroulées. Dans certaines installations perfectionnées, en particulier celles qui travaillent en flux continu, comme les laminoirs couplés ou les lignes, il est nécessaire de disposer d'équipements de sortie spécialement adaptés aux grandes capacités de production. En particulier, dès qu'une bobine a atteint les dimensions souhaitées, on doit cisailler la bande et l'engager immédiatement sur une autre bobineuse. Un accumulateur de bandes permet de ne pas arrêter le laminage pendant le changement de bobineuse, mais il faut évidemment que le temps nécessaire soit aussi réduit que possible. Habituellement, une telle installation comporte deux bobineuses indépendantes disposant chacune d'un enveloppeur à courroie et d'un chariot d'évacuation de bobines. Le passage du produit, après cisaillage, d'une bobineuse à l'autre, est assuré par un système d'aiguillage. Une telle disposition est très encombrante et onéreuse, notamment en raison des frais d'infrastructure qu'elle nécessite. Pour réduire l'encombrement de l'installation de bobinage, on a déjà proposé d'utiliser, à la place des deux bobineuses indépendantes, un seul appareil comprenant deux mandrins d'enroulement montés sur un tambour qui peut tourner autour d'un axe pour placer successivement l'un ou l'autre des mandrins en position d'enroulement de la bande. Ce type de bobineuse ne nécessite qu'un seul enveloppeur et un seul chariot d'évacuation des bobines, ce qui réduit notablement les frais d'infrastructure. Par ailleurs, la géométrie d'engagement des bandes étant constante, le dispositif d'aiguillage n'est plus nécessaire. Pour permettre le positionnement de l'un ou l'autre des mandrins et la commande séparée de la rotation du mandrin en position d'enroulement, les installations existantes de ce type sont d'une assez grande complexité mécanique et font appel, notamment, à de nombreux pignons, arbres de transmission, roulements, embrayages, crabots, etc... La présente invention remédie à ces inconvénients grâce à une bobineuse à au moins deux mandrins dont les dispositions constructives sont très simplifiées par rapport aux versions existantes et permettent un gain substantiel en encombrement ainsi qu'une réduction des frais d'entretien et une bonne maintenabilité garantissant une fiabilité et un taux de disponibilité élevé. D'une façon générale, une bobineuse de ce type comprend un tambour cylindrique monté rotatif autour de son axe et portant au moins deux mandrins d'enroulement s'étendant en porte-à-faux à partir du tambour et montés rotatifs sur celuici, chacun autour d'un axe parallèle à l'axe du tambour et excentré par rapport à celui-ci, des moyens de commande de la rotation du tambour autour de son axe pour le positionnement de l'un ou l'autre des mandrins en position d'enroulement de la bande et des moyens de commande séparée de la rotation de chaque mandrin autour de son axe pour l'enroulement d'une bobine. Conformément à l'invention, chaque mandrin est entraîné en rotation autour de son axe par un moteur autonome fixé sur le tambour de façon à tourner avec celui-ci pour le positionnement du mandrin, et susceptible d'appliquer un couple d'entraînement sur un organe rotatif centré sur l'axe du mandrin et relié en prise directe avec celui-ci, chaque moteur étant associé à des moyens d'alimentation en énergie passant par l'axe de rotation du tambour et reliés à une source d'énergie par un organe de jonction tournant. De façon avantageuse, le tambour cylindrique est constitué d'un caisson creux limité par une paroi latérale cylindrique et deux flasques circulaires écartés, centrés sur l'arbre central et perpendiculaires à celui-ci. Chaque mandrin est monté en porte-à-faux sur un arbre de rotation excentré, tournant sur deux paliers écartés montés respectivement sur les deux flasques du tambour et comportant chacun une cage interne enfilée sur l'arbre de rotation du mandrin et une cage externe montée sur une couronne fixée dans un alésage conjugué ménagé sur le flasque correspondant du tambour et centré sur un axe excentré par rapport à l'axe de rotation du tambour. Dans un mode de réalisation préférentiel, le moyen de commande de la rotation de chaque mandrin est un moteur autonome, par exemple électrique ou hydraulique, comportant un rotor enfilé sur l'arbre de rotation du mandrin et solidaire en rotation de celui-ci, et un stator fixé sur les cages externes des deux paliers de support de l'arbre. Par ailleurs, la bobineuse est avantageusement associée à des moyens d'insufflation, à l'intérieur du tambour, d'un fluide caloporteur susceptible de s'échapper du tambour en passant le long des stators des moteurs pour le refroidissement par l'extérieur de ces derniers. En particulier, le tambour peut être porté, au moins du côté opposé au mandrin, par un arbre creux tubulaire dont la partie externe au tambour est branchée sur des moyens d'insufflation du fluide caloporteur et dont la partie interne débouche dans des espaces ménagés à l'intérieur du tambour et dans lesquels sont placés les stators des moteurs de commande de rotation des mandrins. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le tambour est muni de deux cloisons planes parallèles disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan diamétral passant par l'axe de rotation et s'étendant jusqu'à la paroi latérale cylindrique du tambour de façon à limiter un espace central qui s'ouvre vers l'extérieur par deux orifices diamétralement opposés, ménagés sur la périphérie du tambour entre les extrémités desdites cloisons, les deux moteurs des mandrins étant placés dans ledit espace central, de part et d'autre de l'axe du tambour. De façon particulièrement avantageuse, le stator de chaque moteur est muni d'ailettes de refroidissement constituées de parois espacées s'étendant transversalement à l'axe du moteur entre les deux cloisons planes et soudées sur celles-ci de façon à renforcer la rigidité du tambour au niveau de l'espace central. D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention font l'objet des sous-revendications. Mais l'invention sera mieux comprise par la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés. La Figure 1 montre l'ensemble de la bobineuse, en coupe longitudinale selon la ligne I/I de la Figure 2. La Figure 2 est une vue de face de la bobineuse. La Figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III/III de la Figure I. Sur la Figure I, on a représenté, en coupe longitudinale, l'ensemble d'une bobineuse comprenant un tambour cylindrique 1, monté rotatif sur un arbre central 2 définissant un axe x'x de rotation du tambour, ce dernier portant deux mandrins d'enroulement 3a, 3b, montés chacun sur un arbre 31 s'étendant en porte-à-faux vers l'extérieur du tambour et définissant un axe y'y de rotation du mandrin parallèle à l'axe x'x de rotation du tambour. Dans le mode de réalisation représenté sur les Figures, l'arbre 2 de support du tambour 1 s'étend vers l'extérieur du côté opposé aux mandrins 3a, 3b, et est porté par un palier fixe 21, le tambour 1 étant muni sur sa périphérie, du côté des mandrins, d'une jante 11 qui roule sur deux galets écartés 41 montés rotatifs sur un châssis 4 de support de l'ensemble et définissant la position de l'axe x'x de rotation du tambour 1. Le châssis 4 porte d'autre part un groupe motoréducteur d'orientation 42 entraînant un pignon 43 qui engrène sur une couronne dentée circulaire 12 ménagée sur la périphérie du tambour 1 pour l'orientation de celui-ci. De la sorte, comme on l'a représenté sur la Figure 2, il est possible de placer en position d'engagement l'un ou l'autre des mandrins 3a, 3b, pour l'enroulement d'une bande P passant sur un galet de guidage fixe 43 de façon à former un bobine B. De façon classique, chaque mandrin 3 est associé à un système d'expansion 33 placé à l'intérieur de l'arbre 31 du mandrin qui est porté en porte-à-faux par sa partie 32 placée à l'intérieur du tambour 1 et porte, à son extrémité opposée au mandrin 3, un vérin 34 de commande d'expansion du mandrin agissant sur l'organe d'expansion 33 par l'intermédiaire d'une tige passant dans un alésage central de la partie interne 32 de 1 'arbre. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur les Figures, le tambour 1 est constitué d'un caisson creux limité par une enveloppe cylindrique 13 et deux flasques circulaires 14 écartés l'un de l'autre et perpendiculaires à l'axe x'x du tambour. A l'intérieur du caisson ainsi limité est ménagé un espace central 15 limité par deux cloisons 16, 16', parallèles entre elles et symétriques par rapport à un plan diamétral P1 du tambour passant par l'axe x'x de celui-ci et dans lequel sont placés les axes y'y des deux mandrins 3a, 3b. L'arbre de rotation 2 du tambour 1 est constitué d'un tube fixé dans un alésage central ménagé sur le flasque 14 placé du côté opposé aux mandrins et débouchant à l'intérieur de l'espace central 15. La partie interne 32 de l'arbre 31 de chaque mandrin est enfilée dans un fourreau tubulaire 5 porté par deux paliers 51 comportant chacun une cage interne enfilée sur une extrémité du fourreau tubulaire 5 et une cage externe montée dans une couronne 52 fixée dans un alésage conjugué 16 ménagé sur le flasque 14 correspondant du tambour 1 et centré sur l'axe y'y du mandrin 3. Entre les deux couronnes 52, 52', des deux paliers, s'étend une paroi cylindrique 53 sur la face interne de laquelle est monté le stator 61 d'un moteur électrique 6 dont le rotor 62 est enfilé et fixé sur le fourreau tubulaire 5. Ce dernier est solidarisé en rotation avec la partie interne 32 de l'arbre 31 du mandrin par des cannelures et une portée conique permettant de solidariser en rotation l'arbre 31, 32, avec le fourreau tubulaire 5, avec une possibilité de coulissement axial pour le démontage éventuel de l'arbre 31 et du mandrin3. Sur la paroi cylindrique 53 sont fixées des ailettes de refroidissement 54 constituées de parois minces écartées les unes des autres et de forme sensiblement rectangulaire, lesdites parois 54 comportant deux bords latéraux 55 soudés respectivement sur les deux cloisons 16, 16'. L'arbre tubulaire 2 peut être connecté, à son extrémité externe, sur une gaine 22 reliée à un ventilateur pour l'insufflation d'un fluide caloporteur qui débouche, à l'extrémité opposée de l'arbre tubulaire 2 à l'intérieur du caisson 1 et se répand dans les deux parties de l'espace central 15 pour s'échapper vers l'extérieur par les orifices largement ouverts 17 ménagés sur la périphérie du tambour, entre les deux cloisons 16, 16'. De la sorte, le fluide caloporteur, généralement de l'air, passe le long des ailettes 54 et refroidit par l'extérieur le moteur 6. Le débit du ventilateur et la section de l'arbre tubulaire 2 sont prévus, évidemment, pour véhiculer l'air nécessaire au refroidissement des deux moteurs. L'arbre tubulaire 2 sert également à l'alimentation en énergie de l'ensemble des deux mandrins. En particulier, chaque moteur 6 est associé à un circuit d'alimentation 63 branché sur une prise de courant circulaire 64 montée sur l'extrémité de l'arbre 2 et reliée elle-même à une source d'alimentation électrique. De même, les organes d'expansion 34 des mandrins sont branchés sur des circuits hydrauliques 35 reliés à une source de pression par un joint tournant 36 monté sur l'arbre 2 à côté de la prise circulaire 64. Des moyens connus en soi permettent d'alimenter électriquement et hydrauliquement l'un ou l'autre des mandrins 3a, 3b. On voit que, grâce à ces dispositions, il est possible de commander sélectivement le fonctionnement des deux mandrins au moyen de moteurs autonomes qui sont placés entièrement à l'intérieur du tambour 1 sans augmenter, par conséquent, l'encombrement de l'installation et sans gêner la rotation du tambour pour le positionnement des mandrins. En effet, comme on le voit sur la Figure 2, il est possible de réaliser l'enroulement complet d'une bobine B sur le mandrin 3b placé du côté aval de la bobineuse dans le sens de défilement du produit P. Lorsque l'on a atteint la dimension souhaitée de la bobine, des moyens connus et non représentés sur la Figure permettent de cisailler le produit P et de l'engager immédiatement sur le mandrin 3a placé du côté amont et associé à un enveloppeur à courroie non représenté. Pendant ce temps, la bobine B est retirée du mandrin 3b. Après amorçage et enroulement des premières spires de la bobine, le moto-réducteur 42 fait tourner le tambour 1 de 180 pour placer le mandrin 3a dans la position aval, le mandrin 3b venant alors dans la position amont d'engagement. On se retrouve ainsi dans la position représentée sur la Figure 2, le bobinage pouvant se poursuivre sur le mandrin 3a venu en aval. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre de simple exemple et qui pourrait faire l'objet de variantes restant dans le cadre de protection défini par les revendications. Par exemple, l'utilisation d'ailettes latérales pour assurer à la fois le refroidissement des moteurs et la rigidité du tambour est particulièrement avantageuse, mais d'autres modes de refroidissement pourraient être employés. D'une façon générale, d'ailleurs, l'ensemble du tambour pourrait être constitué différemment. En particulier, d'autres moyens, faciles à concevoir, pourraient être employés pour assurer le support, l'entraînement et l'alimentation en énergie du tambour. D'autre part, on a indiqué que les mandrins étaient entraînés par des moteurs électriques, mais on pourrait aussi envisager une commande hydraulique. Il faut aussi noter qu'en raison du faible encombrement des dispositions utilisées, il serait possible, en cas de besoin, de placer trois ou même quatre mandrins sur un même tambour. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS 1. Bobineuse pour l'enroulement d'un produit en bande, comprenant un tambour cylindrique (1) monté rotatif autour de son axe x'x et au moins deux mandrins d'enroulement s'étendant en porte-à-faux à partir du tambour et montés rotatifs sur celui-ci, chacun autour d'un axe parallèle à l'axe du tambour et excentré par rapport à celui-ci, des moyens de commande de la rotation du tambour autour de son axe pour le positionnement de l'un ou l'autre des mandrins (3a, 3b) en position d'enroulement de bande, et des moyens de commande sélective de la rotation de chaque mandrin (3a, 3b) autour de son axe y'y pour l'enroulement d'une bobine, caractérisée par le fait que chaque mandrin (3a, 3b) est entraîné en rotation autour de son axe par un moteur autonome fixé sur le tambour de façon à tourner avec celui-ci pour le positionnement du mandrin, et susceptible d'appliquer un couple d'entraînement sur un organe rotatif centré sur l'axe du mandrin et relié en prise directe avec celui-ci, chaque moteur étant associé à des moyens d'alimentation en énergie passant par l'axe de rotation du tambour et reliés à une source d'énergie par un organe de jonction tournant. 2. Bobineuse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le tambour cylindrique est monté rotatif sur un arbre central et forme un caisson creux limité par une enveloppe latérale cylindrique et deux flasques circulaires écartés, centrés sur l'arbre central et perpendiculaires à celui-ci, et que chaque mandrin est monté en porte-à-faux sur un arbre de rotation excentré, tournant sur deux paliers écartés montés respectivement sur les deux flasques du tambour et comportant chacun une cage interne enfilée sur l'arbre de rotation du mandrin et une cage externe fixée dans un alésage conjugué ménagé sur le flasque correspondant du tambour et centré sur un axe excentré par rapport à l'axe de rotation du tambour. 3. Bobineuse selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le moyen de commande de la rotation de chaque mandrin est un moteur autonome comportant un rotor enfilé sur l'arbre de rotation du mandrin et solidaire en rotation de celui-ci, et un stator fixé sur les cages externes des deux paliers de support de l'arbre, et que ledit moteur est alimenté en énergie par des circuits passant le long de l'arbre central du tambour et reliés à une source d'énergie fixe par un organe de jonction tournant. 4. Bobineuse selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens d'insufflation, à l'intérieur du tambour, d'un fluide caloporteur susceptible de s'échapper du tambour en passant le long des stators des moteurs pour le refroidissement par l'extérieur de ces derniers. 5. Bobineuse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le tambour est porté, au moins du côté opposé aux mandrins, par un arbre creux tubulaire sur lequel est centré et fixé sur le flasque correspondant du tambour, ledit arbre tubulaire tournant dans un palier fixe et portant un organe de jonction tournant comportant une bague externe fixe en rotation et reliée à une source d'énergie et une bague interne tournant avec l'arbre et sur laquelle sont branchés des circuits d'alimentation en énergie des moteurs passant à l'intérieur de l'arbre tubulaire. 6. Bobineuse selon la revendication 5, caractérisée par le fait que l'arbre tubulaire de rotation du tambour est branché par son extrémité opposée au tambour, sur des moyens d'insufflation d'un fluide caloporteur qui débouche dans des espaces ménagés à l'intérieur du tambour et dans lesquels sont placés lesdits moteurs des mandrins, lesdits espaces communiquant avec l'extérieur de façon à ménager une circulation du fluide caloporteur autour desdits moteurs pour leur refroidissement par l'extérieur. 7. Bobineuse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le tambour est muni de deux cloisons planes parallèles disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan diamétral passant par l'axe de rotation et s'étendant, jusqu'à la paroi latérale cylindrique du tambour de façon à limiter un espace central qui s'ouvre vers l'extérieur par deux orifices diamétralement opposés, ménagés sur la paroi latérale du tambour entre les extrémités desdites cloisons, les deux moteurs des mandrins étant placés dans ledit espace central, de part et d'autre de l'axe du tambour. 8. Bobineuse selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le stator de chaque moteur est muni d'ailettes de refroidissement constituées par des parois espacées s'étendant transversalement à l'axe du moteur entre les deux cloisons planes et soudées sur celles-ci de façon à renforcer la rigidité du tambour au niveau de l'espace central. 9. Bobineuse selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisée par le fait que l'arbre de rotation de chaque mandrin comprend une partie interne placée à l'intérieur du tambour et enfilée dans un fourreau tubulaire sur lequel est monté le rotor d'un moteur de commande de rotation de l'arbre, ce dernier étant solidarisé en rotation avec le fourreau tubulaire avec possibilité de coulissement axial pour le démontage de l'arbre, ledit fourreau tubulaire étant enfilé, à ses entrémités, dans les cages internes de deux paliers dont les cages externes sont fixées, respectivement, sur les deux flasques du tambour. 10. Bobineuse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le moyen de commande de rotation de chaque mandrin est un moteur électrique. 11. Bobineuse selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que le moyen de commande de rotation de chaque mandrin est un moteur hydraulique.