Brevet FR2818563A1 — publié le 20020628

Procédé de régulation en temps réel d'une planeuse. La présente invention est relative à un procédé pour réguler en temps réel une planeuse destinée à planer des bandes métalliques en bobine ou en coil, telles que des bandes d'acier ou directement des plaques ou des feuilles. L'invention s'applique d'une part au planage des bandes métalliques destinées à être découpées en sortie de planeuse, de manière à obtenir des plaques ou des feuilles d'une longueur déterminée L, et d'autre part au planage des plaques ou des feuilles. Une bande métallique ou une plaque subit diverses opérations, telles que le laminage à chaud et le laminage à froid, destinées à lui conférer des caractéristiques dimensionnelles homogènes sur toute sa longueur ; ainsi une bande métallique laminée possède théoriquement en tout point une épaisseur et une largeur constante. Cependant l'opération de laminage ne suffit pas pour obtenir une bande exempte de défaut. En effet, celle-ci peut présenter des défauts de planéité tels que des ondulations au niveau des rives ou du centre, et un cintre (c'est à dire une courbure) selon la longueur ou la largeur de la bande. Ces défauts de planéité sont corrigés par planage de la bande dans une planeuse. Une telle planeuse est constituée de deux cassettes superposées supportant chacune plusieurs rouleaux motorisés, décalés les uns par rapport aux autres, et disposés en alternance au-dessus et en dessous du parcours de la bande. Dans le cas d'une bobine de bande métallique, celle-ci est préalablement débobinée, en général redressée dans une redresseuse avant de subir l'opération de planage. Afin de livrer des produits répondant aux critères de planéité exigés par les industriels, les bandes planées ne sont pas re-bobinées, en effet le bobinage détruit la planéité. Elles sont donc découpées, en sortie de la planeuse, de manière à obtenir des plaques, des feuilles ou des flans, soit au moyen d'une cisaille guillotine, soit au moyen d'une cisaille suiveuse, rotative ou volante. Les plaques ou les feuilles planées ensuite transportées vers une empileuse, et sont empilées en attendant leur livraison. Le planage proprement dit est réalisé par passage de la bande ou de la plaque entre les rouleaux décalés de la planeuse, dont on règle le serrage en entrée, c'est à dire l'écartement des rouleaux amont de la planeuse, et en sortie, c'est à dire l'écartement des rouleaux aval de la planeuse. En entrée de la planeuse on homogénéise les contraintes résiduelles de la bande, et on remédie ainsi aux défauts de planéité tels que les ondulations et le cintrage selon la largeur. En sortie de la planeuse, on traite le cintrage selon la longueur de la bande. Pour plus de clarté dans la suite du texte, lorsqu'on signifiera"cintre selon la longueur", on se contentera de mentionner"cintre". Le réglage des paramètres de serrage en entrée et en sortie de la planeuse est effectué lors de chaque changement de bobine, de plaque (ou de feuille), afin d'adapter ces paramètres non seulement aux caractéristiques dimensionnelles et aux types de défauts de la bande ou de la plaque, mais aussi en fonction du cintre, selon la forme qu'on souhaite imprimer à la plaque (ou à la feuille) après planage. En effet, selon l'application à laquelle les industriels destinent ces plaques (ou feuilles) planées, ou encore en fonction du type d'installation que possèdent ces industriels, les plaques seront livrées avec un cintre nul (plaque parfaitement plane), un cintre positif ou un cintre négatif. On effectue d'abord le réglage du serrage des rouleaux de la planeuse en entrée selon des méthodes connues en elles-mêmes, puis on règle le serrage des rouleaux en sortie. Un moyen connu pour régler les rouleaux de la planeuse en sortie consiste à contrôler le cintre résiduel de la plaque (ou de la feuille) après planage. A cet effet, on lève la plaque au moyen d'un releveur de manière à ce que la plaque soit suspendue par un ou deux points d'appui, puis un opérateur mesure le cintre de la plaque en relevant la flèche au centre de la plaque à l'aide d'une règle. L'opérateur peut ensuite ajuster le réglage du serrage des rouleaux en sortie pour corriger le cintre de la plaque et l'adapter à la demande de l'industriel. Cette opération de mesure est renouvelée autant de fois que nécessaire lors de chaque changement de produit (sous la forme de bobine, de plaque ou de feuille). Cette technique présente divers inconvénients suivants : - la mesure du cintre d'une plaque lors du changement de produit et l'adaptation du serrage des rouleaux en sortie par l'opérateur imposent de stopper la ligne de planage pendant cette opération, d'où une perte de productivité ; - certaines lignes de planage sont compactes, et il n'est pas toujours possible d'y implanter un dispositif de levage des plaques ; dans ce cas la mesure du cintre de la plaque est effectuée hors ligne avec un temps d'arrêt de la ligne plus important encore ; - l'opération de levage de la plaque peut comporter des risques pour la sécurité de l'opérateur, notamment pour les plaques de grandes dimensions (supérieures à 2 m de long). En outre, si les caractéristiques dimensionnelles d'une bande d'une bobine donnée sont constantes sur toute sa longueur, il n'en est pas de même en ce qui concerne les caractéristiques mécaniques. Or les variations des caractéristiques mécaniques d'une bande ont un impact négatif sur la maîtrise du cintre final des plaques après planage de la bande. En effet le serrage des rouleaux en sortie de planeuse ayant été réglé pour une caractéristique mécanique donnée de la bande, ce serrage, au cours du planage, ne sera plus adapté si les caractéristiques mécaniques de la bande varient de façon importante. Or la maîtrise du cintre résiduel de la plaque est une opération importante dans la mesure où les tolérances exigées par les industriels, concernant les dimensions et le cintre de la plaque, sont de plus en plus étroites. A titre indicatif, actuellement, les tolérances concernant le cintre des plaques destinées à la découpe LASER, et pour certaines applications automobile telles que les pièces de liaison, sont souvent inférieures à 3 mm/m. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de la méthode utilisée dans l'art antérieur. L'invention a donc pour objet un procédé pour réguler en temps réel une planeuse destinée à planer des bandes métalliques, des plaques, ou des feuilles, caractérisé en ce que : - après avoir plané ladite bande, on la découpe pour obtenir, une plaque, ou une feuille ; - on mesure la courbure de ladite plaque issue soit du planage de la bande découpée, soit du planage de la plaque, en sortie de ladite planeuse hors d'une zone d'appui ; - on corrige ladite mesure de manière à éliminer l'influence due au poids propre de la plaque ; et - on corrige, le cas échéant, le serrage des rouleaux situés en sortie de ladite planeuse de manière à obtenir une plaque de cintre contrôlé. Selon d'autres caractéristiques préférées de l'invention : - la mesure du cintre résiduel de la plaque planée est réalisée à partir d'une mesure de la courbure de ladite plaque en sortie de la planeuse hors de ladite zone d'appui, ladite mesure étant effectuée au moyen d'au moins trois capteurs de distance. - la mesure du cintre résiduel de la plaque planée est déduite de la courbure mesurée et de la courbure propre de la plaque planée. L'invention a également pour objet une installation de planage du type comprenant une planeuse pour planer des bandes métalliques, des plaques ou des feuilles, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens pour découper, après planage, la bande en plaques planées ou en feuilles planées, des moyens de mesure du cintre résiduel des plaques planées ou feuilles planées issues soit du planage de la bande découpée, soit du planage de la plaque ou de la feuille, en sortie de la planeuse, et des moyens pour modifier le serrage des rouleaux situés en sortie de ladite planeuse en fonction des indications fournies par les moyens de mesure dudit cintre résiduel. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les moyens de mesure du cintre résiduel comportent au moins trois capteurs de distance tels que des capteurs de distance optiques, ou des capteurs de distance à courant de Foucault. - l'installation de planage comprend des moyens automatiques pour régler le serrage des rouleaux de sortie en fonction des indications des mesures de distances des capteurs. - la mesure de la courbure de la plaque planée est réalisée au niveau de ladite plaque planée hors d'une zone d'appui. Comme on l'aura compris, l'invention consiste à exécuter une mesure en temps réel du cintre de la plaque ou de la bande découpée en plaque à sa sortie de la planeuse, et à commander le serrage des rouleaux en fonction des résultats de cette mesure. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'une planeuse ; - la figure 2 montre la variation de la valeur du cintre résiduel en fonction du serrage des rouleaux en sortie de planeuse. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une planeuse 1, de deux cassettes 2,3 superposées supportant des rouleaux 4 motorisés, positionnés de manière décalée les uns par rapport aux autres, et entre lesquels défile une bande métallique 5, une plaque ou une feuille. L'installation comprend des moyens de découpe 6 disposés en sortie de planeuse, une table de transport 7, un moyen de convoyage de la bande découpée en plaques (non représenté sur la figure). Dans le cas du planage de bandes, l'installation comprend des moyens de découpe 6 disposés en sortie de planeuse Bien entendu, les moyens de découpe 6 sont superflus lorsque qu'on plane directement des plaques ou des feuilles ; cependant, ils peuvent être présents dans l'installation et dans ce cas on ne les fait pas fonctionner. En 8, on a représenté la plaque ou la feuille (soit issue du cisaillage de la bande après planage, soit issue de la plaque ou de la feuille planée) dont une partie est en appui sur la table 7 et l'autre partie dépasse hors de la table 7. Des capteurs de distance placés, sur notre schéma, en dessous de la zone de la plaque planée 8 non supportée par la table 7, sont reliés à un système de régulation 11 du serrage des rouleaux 4a et 4b situés en sortie de la planeuse, lui-même relié à un actionneur 12 de commande du serrage en sortie (rouleaux 4a et 4b). La bande ou la plaque métallique 5 est planée dans la planeuse 1 par défilement entre les rouleaux 4. En sortie de planeuse, la bande 5 est cisaillée par les moyens de découpe 6 constitués soit d'une cisaille guillotine, soit d'une cisaille rotative, suiveuse, ou volante, de manière à obtenir des plaques 8, des feuilles ou des flans d'une longueur L déterminée à l'avance. Une partie de la plaque planée 8 repose sur la table de transport 7, tandis qu'une longueur de plaque L'déterminée à l'avance par une cellule de détection 10 dépasse de la table 7 et se trouve donc hors de la zone d'appui. Au moins trois capteurs 9, disposés sur un socle de référence (non représenté sur la figure) positionné soit au-dessus, soit en dessous de la zone correspondant à la longueur L'de la plaque 8, mesurent la distance qui les sépare de ladite partie de plaque 8 de longueur L'de manière à en déterminer la courbure C. Les mesures réalisées par les capteurs 9 sont de préférence des mesures de distance sans contact afin d'éviter de fausser les mesures de la courbure de la partie de plaque 8 de longueur L'. On utilisera donc des capteurs de distance 9 sans contact tels que des capteurs à courant de Foucault ou des capteurs optiques... Afin de déterminer le cintre résiduel Cr de la plaque 8 à partir de la courbure C mesurée, il convient de tenir compte de la courbure Cp de la plaque 8 due à son poids propre. La connaissance des paramètres suivants : - longueur L'de la plaque 8 qui dépasse hors de la table 7, déterminée par une cellule de position 10, - épaisseur de la plaque 8, - distance des capteurs 9 par rapport à la table 7, permettent de calculer la courbure Cp de la plaque 8 due à son poids propre. Ainsi en retranchant la valeur de la courbure Cp à la valeur de la courbure C mesurée on obtient aisément le cintre résiduel Cr de la plaque 8. Connaissant le cintre résiduel Cr de la plaque 8, on calcule la fonction de transfert qui permet ensuite d'ajuster le serrage en sortie (rouleaux 4a et 4b) de la planeuse 1, de manière à adapter le cintre de la plaque suivante 8 à la demande de l'industriel. Le cintre de la plaque 8 exigé par l'industriel peut être nul (plaque parfaitement plane), positif (courbure de la plaque vers le haut) ou négatif (courbure de la plaque vers le bas). Pour obtenir des plaques possédant un de ces profils, il convient soit de desserrer, soit de resserrer l'écartement des rouleaux 4a par rapport aux rouleaux 4b situés en sortie de planeuse 1. Cette opération peut être effectuée par un opérateur qui recueille les différentes mesures évoquées précédemment, calcule à l'aide de ces mesures la fonction de transfert permettant de déduire les paramètres de serrage en sortie des rouleaux 4a et 4b à injecter dans le système de régulation 11 selon le cintre qu'on souhaite appliquer à la plaque. Cette opération peut également être effectuée automatiquement par un calculateur. Dès que les paramètres de serrage des rouleaux 4a et 4b sont déterminés, l'actionneur 12 agit directement sur le serrage des rouleaux 4a et 4b en sortie de planeuse 1, c'est à dire sur leur écartement relatif. Le procédé selon l'invention permet ainsi de contrôler en temps réel le cintre de chacune des plaques 8. Ainsi, lorsque les caractéristiques mécaniques de la plaque 8 d'une bobine varient, le contrôle en temps réel du cintre de la plaque 8 permet d'agir aussitôt sur les paramètres de serrage en sortie de planeuse 1 et de modifier, le cas échéant, les réglages du serrage en sortie (rouleaux 4a et 4b), de manière à obtenir des plaques 8 dont le cintre est constant, ou dont la valeur du cintre reste dans la limite de la tolérance fixée par l'industriel. Outre l'avantage mentionné précédemment, le procédé selon l'invention supprime les opérations de levage de la plaque et de mesure du cintre par un opérateur, et présente par rapport à l'art antérieur les autres avantages suivants : - amélioration des conditions de sécurité ; - suppression du temps de manutention des plaques permettant ainsi d'augmenter la productivité globale de la ligne ; - rapidité d'exécution des corrections du serrage des rouleaux, dans le cas où l'on utilise un calculateur automatique, - opération de contrôle du cintre de la plaque facile à mettre en oeuvre, on n'est pas limité aux plaques de longueur inférieure à 3 m pour des épaisseurs de 3 mm comme c'était le cas avec le procédé de l'art antérieur ; - gain de place : le dispositif selon l'invention est compatible avec les lignes compactes, il nécessite un espace plus réduit que celui nécessité par le levage de la plaque. - contrôle systématique du cintre de toutes les plaques (archivage des valeurs) La figure 2 montre la variation de la valeur du cintre résiduel (exprimé en mm/m) en fonction du serrage des rouleaux en sortie de planeuse (exprimé en mm). Le matériau considéré est une bande d'acier de 6 mm d'épaisseur, de 1500 mm de large et de limite élastique de 350 Mpa. Le taux de plastification initial de la bande est de 60%. Le taux de plastification maximal visé pour cet exemple est de 80%. Ce taux de plastification imposé dépend de la stratégie de planage utilisée et de la planéité initiale de la bande avant planage. L'amplitude des variations de cintre après planage est directement corrélée à ce paramètre. paramètre. Les exemples suivants ont pour but d'illustrer l'utilisation du procédé. Dans l'exemple 1, les capteurs de distance sans contact mesurent un cintre résiduel de la plaque obtenu après planage et cisaillage de la bande d'acier de +7mm/m. Pour que le cintre de cette plaque soit nul (plaque parfaitement plane), il faut que le système de régulation (a) corrige le serrage des rouleaux en sortie de planeuse par une correction de 0,15 mm de manière à ce que le serrage atteigne 0,32 mm. Dans l'exemple 2, les capteurs de distance sans contact mesurent un cintre résiduel de la plaque obtenue après planage et cisaillage de la bande d'acier de-7mm/m. Pour que le cintre de cette plaque soit nul (plaque parfaitement plane), il faut que le système de régulation (a') corrige le serrage des rouleaux en sortie de planeuse par une correction de 0,2 mm de manière à ce que le serrage atteigne 0,32 mm. REVENDICATIONS 1-Procédé pour réguler en temps réel une planeuse destinée à planer des bandes métalliques, des plaques ou des feuilles, caractérisé en ce que : - après avoir plané ladite bande (5), on la découpe pour obtenir, une plaque planée (8), ou une feuille planée ; - on mesure la courbure de ladite plaque planée (8) issue soit du planage de la bande (5) découpée, soit du planage de la plaque (5), en sortie de ladite planeuse (1) hors d'une zone d'appui ; - on corrige ladite mesure de manière à éliminer l'influence due au poids propre de la plaque planée (8) ; et - on corrige, le cas échéant, le serrage des rouleaux (4a) et (4b) situés en sortie de ladite planeuse (1) de manière à obtenir une plaque planée (8) de cintre contrôlé. 2-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure du cintre résiduel de la plaque planée (8) est réalisée à partir d'une mesure de la courbure de ladite plaque planée (8) en sortie de la planeuse (1) hors de ladite zone d'appui, ladite mesure étant effectuée au moyen d'au moins trois capteurs de distance (9). 3-Procédé selon les revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la mesure du cintre résiduel de la plaque planée (8) est déduite de la courbure mesurée et de la courbure propre de la plaque planée (8). 4-Installation de planage du type comprenant une planeuse pour planer des bandes métalliques, des plaques, ou des feuilles, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens pour découper, après planage, la bande (5) en plaques planées (8) ou en feuilles planées, des moyens de mesure du cintre résiduel des plaques planées (8) ou feuilles planées issues soit du planage de la bande (5) découpée, soit du planage de la plaque (5) ou de la feuille, en sortie de la planeuse (1), et des moyens pour modifier le serrage des rouleaux (4a) et (4b) situés en sortie de ladite planeuse (1) en fonction des indications fournies par les moyens de mesure dudit cintre résiduel. 5-Installation de planage selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure du cintre résiduel comportent au moins trois capteurs de distance (9). 6-Installation de planage selon la revendication 4 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure du cintre résiduel comportent au moins trois capteurs de distance optiques (9). 7-Installation de planage selon la revendication 4 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure du cintre résiduel comportent au moins trois capteurs de distance à courant de Foucault (9). 8-Installation de planage selon les revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens automatiques pour régler le serrage des rouleaux de sortie (4a) et (4b) en fonction des indications des mesures de distances des capteurs (9). 9-Installation de planage selon les revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la mesure de la courbure de la plaque planée (8) est réalisée au niveau de ladite plaque planée (8) hors d'une zone d'appui.