Brevet FR3095140A1 — publié le 20201023

Description Titre de l'invention : DISPOSITIF DE MANUTENTION D'UN CYLINDRE DE LAMINOIR [0001] La présente invention concerne le domaine du laminage et plus particulièrement un dispositif de manutention pour laminoir destiné à faciliter le changement d'un cylindre de laminoir. [0002] ARRIERE PLAN DE L'INVENTION [0003] Pour fabriquer des bandes d'acier de faible épaisseur, il est généralement utilisé un laminoir à vingt cylindres qui est adapté au travail à froid d'aciers durs ou inoxydables. Ce type de laminoir comprend, de façon connue en soi, une cage dans laquelle sont montées une paire de cylindres de petit diamètre (quelques centimètres) dits « de travail » entre lesquels l'acier est allongé, et un ensemble de cylindres de diamètres plus importants pour limiter la déformation des cylindres de travail. Cet ensemble est composé : d'une paire de deux cylindres dits « premiers intermédiaires », chaque paire étant associée à l'un des cylindres de travail de manière que deux cylindres premiers intermédiaires soient disposés de chaque côté du cylindre de travail associé; d'une paire de trois cylindres dits « seconds intermédiaires », chaque paire étant associée à une paire de deux cylindres premiers intermédiaires de manière que trois cylindres seconds intermédiaires soient disposés autour de la paire de cylindres premiers intermédiaires associée; et d'une paire de quatre cylindres dits « d'appui », chaque paire étant associée à une paire de trois cylindres seconds intermédiaires de manière que quatre cylindres d'appui soient disposés autour de la paire de cylindres seconds intermédiaires associée, les paires de cylindres d'appui étant par ailleurs guidés dans la cage du laminoir par l'intermédiaire d'excentriques. [0004] Lors du laminage, les cylindres du laminoir sont soumis à de fortes pressions tendant à produire un écrouissage progressif de leur surface. Lorsque cet écrouissage devient trop important, il fragilise les cylindres qui peuvent alors présenter des fissures ou des écaillages. [0005] D'autre part, le contact permanent des cylindres de travail avec la bande d'acier et les autres cylindres entraine une dégradation de l'état de surface des cylindres de travail qui ne permet alors plus d'atteindre la qualité de surface requise pour ladite bande d'acier. [0006] L'opération de laminage nécessite donc un changement régulier des différents 2 cylindres du laminoir. [0007] La manutention des cylindres seconds intermédiaires et des cylindres d'appui est aujourd'hui réalisée à l'aide d'un pont. Or ce pont est à la base dimensionné pour déplacer rapidement des bobines d'acier, d'environ quinze tonnes, qui alimentent notamment le laminoir. [0008] Dès lors, les vitesses de déplacement du pont ne permettent pas un positionnement ni même un déplacement précis des cylindres dans la cage, cc qui entraîne des dommages fréquents sur les surfaces des cylindres mais aussi sur celles de la cage. [0009] Par ailleurs, le changement des cylindres seconds intermédiaires et des cylindres d'appui nécessitent un pontier ainsi que plusieurs opérateurs au sol (généralement quatre ou cinq) pour guider le pontier qui ne voit pas ce qu'il fait. [0010] Le changement desdits cylindres s'avère ainsi coûteux en temps délicat mais aussi dangereux pour les opérateurs. [0011] OBJET DE L'INVENTION [0012] L'invention a donc pour but de proposer un dispositif de manutention d'un cylindre de laminoir, notamment bien que non exclusivement d'un cylindre second intermédiaire et/ou d'un cylindre d'appui, permettant d'obvier au moins en partie aux problèmes précités. Résumé de l'invention [0013] A cet effet, l'invention propose un dispositif de manutention d'un cylindre de laminoir, comprenant : [0014] - un premier chariot monté mobile en translation sur un bâti suivant une première direction de préférence horizontale ; [0015] - un deuxième chariot monté mobile en translation sur le premier chariot suivant une deuxième direction orthogonale à la première direction et de préférence horizontale ; [0016] - un troisième chariot monté mobile en translation sur le deuxième chariot suivant une troisième direction orthogonale aux première et deuxième directions, et de préférence verticale ; et [0017] - un support de charge comportant une broche s'étendant selon un premier axe et destinée à porter le cylindre dc sorte qu'un axe du cylindre soit sensiblement parallèle au premier axe, le support de charge étant monté mobile en rotation sur le troisième chariot selon un deuxième axe de manière à pouvoir modifier une inclinaison du premier axe. [0018] Un tel dispositif permet de manipuler avec précision et, si souhaité, lentement le cylindre. [0019] En particulier, le dispositif autorise un réglage de l'inclinaison du cylindre (porté par la broche) c'est-à-dire de l'horizontalité du cylindre. On peut ainsi ajuster en continu 3 l'inclinaison du cylindre vis-à-vis de la position de l'alvéole du laminoir destinée à recevoir ledit cylindre. [0020] Le dispositif permet donc d'extraire plus aisément le cylindre du laminoir mais aussi de positionner avec précision le cylindre en regard du laminoir avant son chargement, ce qui permet de limiter les dégradations des surfaces de travail des cylindres mais aussi celles de la cage du laminoir. [0021] Par ailleurs, un tel dispositif peut être manipulé par un seul opérateur. De même, le temps nécessaire au changement de cylindre est diminué. [0022] De manière particulière, un premier actionneur, un deuxième actionneur et un troisième actionneur sont reliés respectivement au premier chariot, au deuxième chariot et au troisième chariot pour les déplacer respectivement suivant la première direction, la deuxième direction et la troisième direction. Par ailleurs, un quatrième actionneur est relié au support de charge pour le faire pivoter autour du deuxième axe. [0023] Avantageusement, les premier, deuxième et troisième actionneurs sont électromé- caniques et le quatrième actionneur est manuel. [0024] De manière particulière, la première direction est agencée pour être parallèle au premier axe. [0025] De manière particulière, la broche est rotative et s'étend de manière que le premier axe et le deuxième axe soient perpendiculaires, une extrémité de la broche étant agencée pour être vissée, en service, dans un alésage du cylindre. [0026] De manière particulière, la broche est pourvue d'un adaptateur amovible, l'adaptateur étant agencé pour s'adapter, en service, aux dimensions d'un alésage du cylindre. [0027] De manière particulière, le support de charge comporte en outre un corps tubulaire agencé co-axialement à la broche et montée mobile en rotation selon le premier axe, le corps tubulaire comprenant un outil d'indexation agencé pour coopérer en service avec un palier du cylindre. Brève description des dessins [0028] L'invention scra mieux comprise à la lumière dc la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en rcgard des dessins annexés, parmi lesqucls : [0029] [fig.1] la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de manutention selon un mode de réalisation particulier de l'invention, portant un cylindre d'appui ; [0030] [fig.2] la figure 2 est une vue détaillée d'une partie supérieure du dispositif illustré à la figure 1, le cylindre d'appui n'étant pas représenté ; [0031] [fig.3] la figure 3 est une autre vue en perspective du dispositif illustré à la figure 1, en phase de chargement/déchargement du cylindre d'appui dans un laminoir ; [0032] [fig.4] la figure 4 une vue détaillée du dispositif illustré à la figure 3. Description des modes de réalisation [0033] L'invention est ici décrite en application à la manutention de cylindres 100 d'appui d'un laminoir L à vingt cylindres. Le laminoir L comprend, comme illustré aux figures 3 et 4, une cage C dans laquelle sont usinées des alvéoles A s'étendant suivant une même direction, qui est ici sensiblement horizontale, pour recevoir les cylindres 100 d'appui. Les diamètres, les positions et le parallélisme des alvéoles A sont réalisés avec un intervalle de tolérance de l'ordre de 20 microns. [0034] Chaque cylindre 100 comprend, de façon connue en soi, un arbre d'appui 101 présentant des surfaces de support de paliers espacées longitudinalement et conçues pour supporter de façon rotative des paliers 102 situés sur celles-ci (figure 1). [0035] En référence aux figures 1 à 4, un dispositif de manutention selon un mode de réa- lisation particulier de l'invention, généralement désigné en 1, comporte un bâti 2. Ledit bâti s'étend selon une première direction X qui est ici parallèle aux axes des alvéoles A. [0036] Le dispositif comporte par ailleurs un premier chariot 10 monté mobile en translation sur le bâti 2 suivant la première direction X. [0037] Le premier chariot 10 comprend une plaque 11 de forme rectangulaire s'étendant sensiblement horizontalement. Sous la plaque 11 sont fixées deux corps creux 12 tubulaires de section globalement rectangulaire. Les corps creux 12 sont pourvus en partie inférieure de paliers à galets précontraints agencés pour coopérer avec deux guides linéaires 3 identiques s'étendant suivant la première direction X et fixés au bâti 2. Les paliers à galets précontraints permettent d'assurer un guidage précis et sans jeu du premier chariot 10 sur le bâti 2. [0038] Un premier actionneur électromécanique (non représenté ici) est fixé sur le bâti 2 et permet de déplacer horizontalement, suivant la première direction X, le premier chariot 10 entre une position avancée (illustrée aux figures 1 et 3) et une position reculée. Le premier actionneur comprend un motoréducteur (non représenté ici) dont un arbre de sortie entraîne en rotation deux roues dentées coopérant chacune avec une courroie 4 crantée dont une portion est solidaire du premier chariot 10. Chacune des courroies 4 est enroulée autour d'une poulie 5 de façon à s'étendre rnajoritairernent sensiblement parallèlement aux guides linéaires 3. [0039] Un deuxième chariot 20 est monté mobile en translation sur le premier chariot 10 suivant une deuxième direction Y qui est ici horizontale et orthogonale à la première direction X. [0040] Le deuxième chariot 20 comprend une première plaque 21 de forme rectangulaire s'étendant sensiblement parallèlement à un plan contenant la première direction X et la deuxième direction Y, et une deuxième plaque 22 de forme rectangulaire s'étendant sensiblement perpendiculairement à la première plaque 21, les première et deuxième plaques 21, 22 étant reliées par deux équerres 23 de rigidification. La première plaque 21 est pourvue en partie inférieure de paliers à galets précontraints agencés pour coopérer avec deux guides linéaires 13 identiques s'étendant suivant la deuxième direction Y et fixés sur la plaque 11 du premier chariot 10 de façon à assurer un guidage précis et sans jeu du deuxième chariot 20. Les guides linéaires 13 s'étendent sensiblement sur toute une longueur de la plaque 11. [0041] Un deuxième actionneur électromécanique porté par le deuxième chariot 20 permet de déplacer horizontalement, suivant la deuxième direction Y. ledit deuxième chariot 20 entre deux positions latérales définies par des extrémités des guides linéaires 13. Le deuxième actionneur comprend un motoréducteur 24 dont un arbre de sortie est pourvu d'un pignon coopérant avec une crémaillère 14 fixée sur le premier chariot 10. La crémaillère 14 s'étend parallèlement aux guides linéaires 13 sur sensiblement toute la longueur de la plaque 11. Le motoréducteur 24 et la crémaillère 14 forment un système d'entraincment à jeu réduit et à forte raideur permettant de positionner le deuxième chariot 20 par rapport au premier chariot 10 avec une précision de l'ordre de 0,01 millimètre. [0042] Un troisième chariot 30 est monté mobile en translation sur le deuxième chariot 20 suivant une troisième direction Z verticale et orthogonale aux première et deuxième directions X, Y. [0043] Le troisième chariot 30 comprend une plaque 31 de forme rectangulaire s'étendant sensiblement verticalement suivant la troisième direction Z et donc ici orthogonalement aux axes des alvéoles A. La plaque 31 est pourvue, en regard de la deuxième plaque 22 du deuxième chariot 20, de paliers à galets précontraints agencés pour coopérer avec deux guides linéaires 25 s'étendant suivant la troisième direction Z et fixés sur la deuxième plaque 22 du deuxième chariot 20 de façon à assurer un guidage précis et sans jeu du troisième chariot 30. Les guides linéaires 25 s'étendent sensiblement sur toute une longueur de la deuxième plaque 22. [0044] Un troisième actionneur électromécanique porté par le deuxième chariot 20 permet de déplacer verticalement, suivant la troisième direction Z, le troisième chariot 30 entre une position haute (illustrée aux figures 1 à 4) et une position basse. Le troisième actionneur comprend un motoréducteur 26 dont un arbre de sortie est relié à une vis sans fin coopérant avec deux écrous fixés sur le troisième chariot 30. Les écrous garantissent le maintien en position dudit troisième chariot 30 en cas de défaillance de l'un des deux écrous. [0045] Par ailleurs, le dispositif 1 comprend un support de charge 40 monté mobile en rotation sur le troisième chariot 30 autour d'un axe Y' qui est ici parallèle à la deuxième direction Y. 6 [0046] Un premier actionneur manuel porté par le troisième chariot 30 permet de faire tourner ledit support de charge 40 autour de l'axe Y' entre une position penchée et une position redressée dans lesquelles le support de charge forme un angle non nul avec un plan comprenant la première direction X et la deuxième direction Y soit un plan qui est ici horizontal. Le premier actionneur comprend deux volants 41 pourvus chacun d'une manivelle et agencés de part et d'autre du support de charge 40. Les volants 41 sont reliés à une même vis sans fin coopérant avec un réducteur 42 dont une extrémité d'un arbre de sortie est articulée sur le support de charge. Une rotation de l'un des volants 41 engendre une translation de l'arbre de sortie du réducteur, ce qui provoque une rotation du support de charge 40 autour de l'axe Y'. Le premier actionneur permet ainsi d'incliner précisément le support de charge 40 notamment par rapport au bâti 2. [0047] Le support de charge 40 comporte une broche 43 agencée pour tourner autour d'un axe X' sensiblement perpendiculaire à l'axe Y' de rotation dudit support de charge sous l'action d'un quatrième actionneur électromécanique porté par le support de charge 40. Le quatrième actionneur électromécanique comporte un motoréducteur 44 dont un arbre de sortie est solidaire d'une roue dentée entraînant en rotation la broche 43 via une courroie crantée. [0048] La broche 43 présente à une extrémité libre un alésage dans lequel une portion d'extrémité d'un adaptateur 45 de charge est emmanchée. L'adaptateur 45, de forme globalement cylindrique, s'étend coaxialcment à la broche 43 et est lié en rotation à la broche 43 par clavetage. La portion d'extrémité de l'adaptateur 45 comprend une rainure annulaire dans laquelle deux doigts de blocage 46 traversant la broche 43 viennent se loger afin d'empêcher tout retrait de l'adaptateur 45. [0049] A l'opposé de la portion d'extrémité, l'adaptateur 45 est agencé pour être emmanché et vissé dans un alésage des cylindres 100 qui est coaxial à leur axe de rotation. La broche 43 et l'adaptateur 45 sont dimensionnés et agencés de façon à pouvoir encaisser de fortes charges radiales. [0050] Par ailleurs, le support de charge 40 comporte un corps tubulaire de forme glo- balement cylindrique s'étendant coaxialement à la broche 43. Le corps tubulaire est agencé pour tourner autour de l'axe X' via un ensemble de roulement à galets permettant de faire tourner ledit corps tubulaire autour de la broche 43. Une extrémité libre du corps tubulaire est pourvue d'un plateau 47 s'étendant radialement par rapport au corps tubulaire et traversé en son centre par la broche 43. Le plateau 47 porte sur sa périphérie un outil 48 d'indexation destiné à coopérer avec un palier 102 d'extrémité des cylindres 100, palier 102 qui est un palier d'appui coaxial à l'axe de rotation du cylindre en service. [0051] Un deuxième actionneur manuel porté par le support de charge 40 permet d'entraîner en rotation le corps tubulaire et donc le plateau 47 muni de l'outil 48 autour de l'axe 7 X'. Le deuxième actionneur comprend deux volants 49 pourvus d'une manivelle et agencés de part et d'autre du support de charge 40. Les volants 49 sont reliés à une même vis sans fin coopérant avec une couronne dentée solidaire du corps tubulaire 47, ce qui permet de positionner précisément l'outil 48 d'indexation autour de la broche 43. [0052] Le fonctionnement du dispositif 1 de manutention va maintenant être détaillé. [0053] Lorsqu'un cylindre 100 d'appui du laminoir La besoin d'être changé, un opérateur commande tout d'abord les premier, deuxième et troisième actionneurs 4, 24, 26 électromécaniques afin de rapprocher et de positionner globalement le support de charge 40 en regard du cylindre 100 incriminé. Dans un deuxième temps, l'opérateur commande ces mêmes actionneurs, et tourne si besoin l'un des deux volants 41, pour affiner la position du support de charge 40 de façon à ce que l'axe X' de rotation de la broche 43 et de l'adaptateur 45 soit coaxial à l'axe du cylindre 100. Une rotation de l'un des volants 49 permet ensuite de positionner correctement l'outil 48 en vue de son indexage dans le palier du cylindre 100. [0054] L'opérateur peut alors ensuite commander le premier actionneur 4 électromécanique et ainsi déplacer le premier chariot 10 vers la position avancée afin d'emmancher l'adaptateur 45 dans l'alésage du cylindre 100 et indexer l'outil 48 dans le palier d'extrémité du cylindre 100. Le quatrième actionneur 44 est ensuite commandé pour entraîner en rotation l'adaptateur 45 et ainsi procéder au vissage de l'adaptateur dans le cylindre 100. Le cylindre 100 devient alors solidaire de l'adaptateur 45 si bien qu'en commandant à nouveau le premier actionneur électromécanique pour déplacer le chariot 10 vers la position reculée, l'opérateur extrait le cylindre 100 du laminoir Au fur et à mesure de l'extraction du cylindre 100, l'opérateur peut tourner si besoin l'un des volants 41 pour palier la flexion du support de charge 40 due au poids du cylindre 100 et ainsi maintenir ledit cylindre 100 en position horizontale. [0055] Pour procéder au chargement du cylindre 100 dans le laminoir L, l'opérateur commande les différents actionneurs électromécanique (4, 24, 26) et volants (41, 49) dans l'ordre inverse du déchargement du cylindre 100. [0056] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. [0057] Bien qu'ici le premier chariot 10 et le deuxième chariot 20 se déplacent respec- tivement coaxialement et orthogonalement aux alvéoles A du laminoir L, il pourrait notamment être envisagé que le premier chariot 10 et le deuxième chariot 20 se déplacent respectivement orthogonalement et coaxialement aux alvéoles A du laminoir L. [0058] Le bâti du dispositif pourra ainsi être orienté différemment vis-à-vis du laminoir que 8 ce qui a été indiqué. [0059] Par ailleurs, on pourra bien entendu avoir d'autres actionneurs que ceux qui ont été indiqué. On pourra ainsi n'avoir aucun actionneur manuel par exemple. En particulier le mouvement d'inclinaison du support de charge pourra être motorisé en place d'être manuel. [0060] En outre, le dispositif pourra comporter d'autres axes de mouvements que ce qui a été indiqué. Le dispositif pourra être agencé de manière que le support de charge puisse être mobile relativement à l'axe Z et notamment, bien que non exclusivement, vis-à-vis d'un axe vertical. 9 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif de manutention (1) d'un cylindre (100) de laminoir, comprenant : - un premier chariot (10) monté mobile en translation sur un bâti suivant une première direction (X); - un deuxième chariot (20) monté mobile en translation sur le premier chariot (10) suivant une deuxième direction (Y) orthogonale à la première direction ; - un troisième chariot (30) monté mobile en translation sur le deuxième chariot (20) suivant une troisième direction (Z) orthogonale aux première et deuxième directions; et - un support de charge (40) comportant une broche (43) s'étendant selon un premier axe (X') et destinée à porter le cylindre de sorte qu'un axe du cylindre soit sensiblement parallèle au premier axe, le support de charge étant monté mobile en rotation sur le troisième chariot (30) selon un deuxième axe de manière à pouvoir modifier une inclinaison du premier axe. [Revendication 2] Dispositif de manutention selon la revendication 1, dans lequel un premier actionneur (4), un deuxième actionneur (24) et un troisième actionneur (26) sont reliés respectivement au premier chariot (10), au deuxième chariot (20) et au troisième chariot (30) pour les déplacer respectivement suivant la première direction (X), la deuxième direction (Y) et la troisième direction (Z), un quatrième actionneur (41) étant relié au support de charge (40) pour le faire pivoter autour du deuxième axe. [Revendication 3] Dispositif de manutention selon la revendication 2, dans lequel les premier, deuxième et troisième actionneurs (4, 24, 26) sont électromécaniques et le quatrième actionneur (41) est manuel. [Revendication 4] Dispositif de manutention selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première direction (X) est agencée pour être parallèle au premier axe. [Revendication 5] Dispositif de manutention selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la broche (43) est rotative et s'étend de manière que le premier axe et le deuxième axe soient perpendiculaires, une extrémité de la broche étant agencée pour être, en service, vissée dans un alésage du cylindre (100) [Revendication 6] Dispositif de manutention selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la broche (43) est pourvue d'un adaptateur (45) 10 [Revendication 7] amovible, l'adaptateur étant agencé pour s'adapter, en service, aux dimensions d'un alésage du cylindre (100). Dispositif de manutention selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support de charge (40) comporte en outre un corps tubulaire (47) agencé co-axialemcnt à la broche (43) et montée mobile en rotation selon le premier axe, le corps tubulaire comprenant un outil d'indexation agencé pour coopérer, en service, avec un palier (102) du cylindre.