Description

Dispositif de cisaillage à la volée d' une bande d' acier pendant son défilement

L'invention se rapporte au cisaillage des bandes d'acier laminées, pendant leur défilement et, plus particulièrement, aux cisailles volantes à tambours rotatifs selon la préambule de la revendication 1.

De nombreuses opérations de transformation de bandes d'acier laminé telles que le décapage, le laminage à froid, le recuit, le revêtement sont réalisées sur des installations permettant un défilement d'une bande d'acier en continu, sans arrêt, entre deux bobines. Pour cela, ces installations sont équipées de dispositifs de raboutage par soudage permettant de joindre une extrémité finale d'une bande déroulée à une tête d'une nouvelle bande. Des dispositifs permettent d' accumuler de la bande pendant son défilement puis de la restituer lors de son arrêt dans la machine de soudage afin de maintenir continûment le défilement. Après transformation, la bande est enroulée sous forme de bobine et doit donc nécessairement être coupée transversalement lorsque la bobine a atteint un diamètre désiré. Afin de ne pas avoir à arrêter le défilement de la bande durant cette opération de cisaillage, des cisailles capables de couper « à la volée », avec ou sans ralentissement de la vitesse de défilement de la bande, ont été développées. Une variante de ces cisailles dites « volantes » sont des ci- sailles volantes dites « à tambour », comportant des lames portées par deux tambours contrarotatifs, disposés de chaque côté de la bande. Hors opération de coupe, les deux tambours porte-lames sont en position d'attente, la bande passant librement entre eux. Sur une consigne de coupe, un moteur cou- plé aux tambours est activé et accélère les tambours jusqu'à leur vitesse périphérique de rotation est égale à une vitesse de défilement de la bande. Les deux lames arrivent en posi-

tion de coupe et cisaillent la bande. Le moteur est alors excité en sens inverse de manière à ralentir les tambours jusqu'à leur position de repos. L'accélération, la coupe et le ralentissement jusqu'à l'arrêt des deux tambours se réalisent sur un seul tour des tambours. La réalisation d'une telle opération pose des problèmes de construction à cause des forces antagonistes qui agissent sur le dispositif de cisail- lage. D'une part, les tambours doivent être aptes à supporter des efforts de séparation des lames pendant la coupe. Ces ef- forts, qui se produisent à chaque opération de cisaillage et qui s'appliquent de manière violente, se traduisent par de fortes contraintes de flexion et de torsion des tambours qui peuvent entrainer des déformations incompatibles avec une précision requise pour un positionnement relatif des lames et une bonne qualité de la coupe. Des mesures prises pour limiter les déformations de torsion consistent à aménager un en- trainement en rotation des tambours à leurs deux extrémités. En ce qui concerne la flexion, il est nécessaire de donner aux tambours une inertie suffisante pour assurer une flèche compatible avec la qualité de la coupe dans des conditions des efforts maximum de séparation des lames.

D'autre part, compte tenu du mode de fonctionnement nécessitant de très fortes accélérations et décélérations, la masse des pièces en rotation, donc celle des tambours, conduit à des moments d'inertie très importants. Particulièrement dans le cas des installations aptes à couper des bandes de largeur pouvant atteindre 2 mètres avec des épaisseurs de plusieurs millimètres et à des vitesses supérieures à 1 mètre par seconde, l'inertie des tambours nécessaire pour résister aux efforts de séparation des lames conduit à très forts moments d' inertie rapportés au moteur et donc à une motorisation sur- dimensionnée qui, elle-même, a plus d'inertie et requiert donc aussi plus de puissance.

Un but de l'invention est de présenter un dispositif de cisaillage à la volée d'une bande d'acier pendant son défilement, comportant deux tambours rotatifs porte-lame entre les-

quels défile la bande, les deux tambours étant parallèles à une surface de la bande, ayant des axes de rotation parallèles, étant fixés à une structure extérieure par des moyens de support et effectuant une rotation dans des sens différents chacun à une même vitesse périphérique de tambour égale à une vitesse de la bande, caractérisés en ce que le dispositif de cisaillage comprend au moins un premier élément d'appui rotatif, un axe de rotation du premier élément étant parallèle à un axe de rotation d'un premier des deux tambours, le premier élément exerçant une première force normale sur le premier tambour, au moins un deuxième élément d'appui rotatif, un axe de rotation du deuxième élément étant parallèle à un axe de rotation d'un deuxième des deux tambours, le deuxième élément exerçant une deuxième force normale sur le deuxième tambour, le premier et le deuxième élément appuyant radialement respectivement sur le premier et le deuxième tambour et comportant une rainure de dégagement ayant une largeur, une profondeur et une inclinaison dimensionnées de façon qu'une lame de cisaillage, située respectivement à la périphérie du premier et du deuxième tambour et ayant une direction de coupe radiale à chaque tambour, puisse passer librement dans la rainure à chaque rotation de tambour.

En conséquence directe de ces derniers aspects, une réduction d'une masse des tambours porte-lames et d'un moment d'inertie rapporté au moteur est avantageusement obtenue tout en assurant une résistance supérieure aux efforts de séparation des lames . Suivant un mode de réalisation, les tambours sont montés chacun sur deux paliers à roulements, eux-mêmes supportés par deux montants verticaux, les deux montants étant solidarisés par une poutre supérieure située au-dessus du premier tambour porte-lame et une poutre inférieure située au dessous du deuxième tambour porte-lame.

L'objet de l'invention et ses avantages seront mieux interprétés à l'aide des exemples donnés par les figures suivantes :

Figure 1 : Disposition des éléments d'appui et des tambours porte-lames selon un premier mode de réalisation. Figure 2 : Disposition des éléments d'appui et des tambours porte-lames selon un second mode de réalisation.

La figure 1 décrit au moyen de deux vues la, Ib un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention : Une bande d'acier (1) défile ici horizontalement entre un premier et un deuxième tambour porte-lames (2a, 2b) portant chacun une de deux lames (3). Un premier élément d'appui rotatif (4a) est disposé au dessus d'une surface supérieure du premier tambour (2a) et un deuxième élément d'appui rotatif (4b) est disposé au dessous d'une surface inférieure du deuxième tambour (2b) . Dans la vue la, les deux tambours porte-lames (2a, 2b) sont en phase d'accélération jusqu'à atteindre une vitesse périphérique de rotation synchrone avec la vitesse de défilement de la bande (1). Chacune des deux lames (3) s'insère sans interférence dans une rainure (41) de chacun des éléments d'appui (4a, 4b) . Dans la vue Ib, les deux tambours (2a, 2b) sont en position de coupe et leurs surfaces (21) et (31) sont en contact respectivement avec des génératrices (42) du premier (4a) et du deuxième (4b) élément d'appui qui, par l'intermédiaire de leurs paliers à roulements non représentés, transmettent des efforts de séparation des lames respectivement à la première poutre et la deuxième poutre non représentées.

La figure 2 décrit un second mode de réalisation du disposi- tif selon l'invention pour le même bande d'acier (1) que celle de la figure 1: deux éléments d'appui (5a, 5b) sont disposés au dessus du premier tambour (2a) et deux autres

éléments d'appui (5c, 5d) sont situés au dessous du second tambour (2b), formant deux paires d'éléments d'appui, chaque paire en relation avec un des tambours (2a, 2b) , les deux éléments d'appui de chaque paire étant placée au voisinage l'un de l'autre sous un angle (dl) de telle sorte qu'un vecteur résultant des efforts de séparation des lames (3) relatif à chaque paire soit compris dans un angle formé par les deux éléments de chaque paire.

Le premier et le deuxième élément d'appui sont chacun montés sur deux paliers à roulements respectivement solidaire d'une première poutre et d'une deuxième poutre. Un avantage de cet aspect de l'invention est le fait que les éléments d'appui transmettent intégralement les efforts de séparation des Ia- mes encaissés par les tambours, aux poutres, diminuant ainsi une probabilité de déformation des tambours mêmes.

Avantageusement, un dispositif à engrenages est couplé avec chacun des deux éléments d'appui et les entraîne en rotation dans un sens inverse du sens de rotation du tambour porte- lame s'y attenant et à une vitesse périphérique d'élément égale à la vitesse périphérique de tambour. Afin d'éviter une rotation non-contrôlée des éléments, qui peut résulter en des forces de frottement élevées entre les tambours et les élé- ments, ainsi que dans une désynchronisation d'une position de la rainure lors de la rotation par rapport à une position de la lame, il est nécessaire de contrôler précisément la vitesse périphérique d'élément. Un autre avantage est la flexibilité du dispositif en vue de son utilisation dans des sys- tèmes comportant des tambours à dimensions différentes.

Un diamètre du premier et du deuxième élément d'appui est une fonction sous forme d'un facteur déterminé d'un diamètre des tambours porte-lames. Cela présente l'avantage de garantir que, lors d'une coupe, d'une part les lames sont toujours en

position active souhaitée l'une par rapport à l'autre et que d'autre part le contact entre les tambours et les éléments d'appui se fasse toujours selon une génératrice non incluse dans leur rainure de dégagement. Préférablement, le facteur a une des deux valeurs: 1/3, 1/6, du diamètre des tambours porte-lames. Ce rapport de diamètres entre le tambour et l'élément d'appui assure à chaque cycle de rotation un libre passage de la lame dans la rainure.

Un dispositif de réglage des éléments d'appui assure une précontrainte telle qu'un jeu interne des roulements des paliers soit majoritairement compensé.

Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, au moins deux éléments d'appui sont prévus pour chaque tambour porte-lames, disposés de façon à ce qu'un vecteur résultant des efforts de séparation des lames soit compris dans un angle dl formé par les deux éléments, les efforts se produisant lors d'une coupe. Avantageusement, cette disposition permet d'une part une meilleure stabilité du dispositif et d'autre part de réduire une force totale d'appui, nécessaire à compenser les efforts de séparation, en divisant cette force totale en deux forces normales qui s'appliquent aux tambours à l'aide desdits deux éléments d'appui. Egalement, le disposi- tif de réglage des éléments requiert un dimensionnement plus faible.

Chaque élément d' appui peut comporter au moins deux galets disposés sur un axe de rotation commun. Préférablement, cha- que galet est porté par deux paliers à roulements. Une meilleure répartition des efforts de séparation est avantageusement transmise aux poutres.

Un aspect supplémentaire de l'invention consiste à fixer les extrémités des axes de rotation des deux tambours porte-lames

à une structure extérieure à l'aide d'au moins un élément de support qui permet un déplacement des tambours dans une direction perpendiculaire à la surface de la bande, les axes de rotation des tambours étant parallèles à la surface de la bande pendant le déplacement.

Une position variable de l'axe de rotation des tambours en constante rotation à la vitesse périphérique de tambour, est adaptée à l'aide de l'élément de support de façon à ce qu'une distance ainsi variable entre les tambours et la bande soit suffisante pour assurer un libre passage des lames. L'élément de support permet une réduction provisoire de la distance entre les tambours et la bande, telle que les lames effectuent une coupe de la bande lors d'un cycle de rotation. Dans ce mode de réalisation, les tambours porte-lames se trouvent en constante rotation à la vitesse de la bande. L'élément du support contrôle un abaissement ou une levée de chaque tambour respectif lors d'une commande de coupe. Après la coupe, l'élément de support écarte les tambours de la bande afin d'éviter un contact entre la bande et les lames. Avantageusement, il est possible de réduire des forces qui s'exercent sur les tambours lors de leur accélération et décélération. De même, un dimensionnement d'un moteur responsable d' un entraînement en rotation des tambours est alors plus faible. Par ce biais, une accélération ou une décélération sur un seul cycle de rotation de tambour, nécessitant une contrainte d'un fort apport de puissance, peuvent être évitées .

Abréviations

1 = bande d' acier 2a = premier tambour porte-lame 2b = deuxième tambour porte-lame 3 = lame

4a = premier élément d'appui 4b = deuxième élément d' appui 5a, 5b = première pair des élément d'appui 5c, 5d = deuxième pair des éléments d'appui 21 = surface de tambour porte-lame

42 = point d'application de la force normale d'un élément d' appui