La présente invention concerne un laminoir à lopins qui comprend, entre autres, deux cylindres de conformation destinés à la mise en forme à chaud d’une ébauche à façonner, ainsi qu’un sous-ensemble manipulateur, utilisé pour déplacer une telle ébauche vis-à-vis de ces cylindres. L’invention concerne également un procédé de commande d’un tel laminoir.

Dans un laminoir à lopins, les ébauches ou lopins sont généralement constitués d’une barre d’acier, d’aluminium ou de titane, à section cylindrique ou rectangulaire. Le laminage de chaque ébauche ou lopin est réalisé à chaud, en plusieurs passes entre deux cylindres de conformation qui tournent de façon synchrone et en sens inversé. Chaque cylindre de conformation porte un empilement d’outils en portion de cylindre, chaque outil définissant un profil permettant de conformer, dans le sens longitudinal, le volume de matière constituant l’ébauche. L’opération de laminage est réalisée en introduisant l’ébauche entre les cylindres de conformation, puis en la faisant passer entre deux outils d’une paire d’outils, en translation selon une direction de dite direction de laminage, ces deux outils étant respectivement montés sur les deux cylindres de conformation.

Après chaque passe entre les deux outils d’une paire d’outils, l’ébauche est déplacée en translation, selon une direction parallèle aux axes de rotation des cylindres, pour être disposée en face de la paire d’outils suivante, avant d’entamer une nouvelle passe de laminage en introduisant à nouveau l’ébauche entre les cylindres de conformation puis en la conformant à nouveau en la faisant passer entre les outils de la paire suivante, selon la direction de laminage. L’opération se répète autant de fois que nécessaire pour conformer l’ébauche, jusqu’à atteindre la géométrie souhaitée, par passages successifs dans les paires d’outils respectivement montées sur les deux cylindres de conformation. De façon optionnelle, l’orientation de l’ébauche autour de son axe longitudinal peut varier entre les différentes étapes de laminage.

Pour permettre les différents mouvements de l’ébauche vis-à-vis de la paire de cylindres de conformation, il est connu d’équiper un laminoir à lopins d’un sous-ensemble manipulateur qui comprend une pince de préhension de l’ébauche et qui permet de déplacer celle-ci selon la direction de laminage et, le cas échéant, parallèlement aux axes de rotation des cylindres. Les mouvements de ce sous-ensemble manipulateur doivent être synchronisés avec la rotation des cylindres de conformation. En outre, ces mouvements doivent être précis et rapides puisqu’ils contribuent à la géométrie de la pièce laminée et à définition du temps de cycle total du laminage.

Lorsque l’ébauche est en cours de laminage, elle est en contact avec les outils montés sur les deux cylindres de conformation, lesquels outils ont des diamètres variables, en fonction de la géométrie à donner à l’ébauche. Ce caractère variable du diamètre des outils empêche de déterminer de façon précise la vitesse linéaire de l’ébauche selon la direction de laminage par la relation v = r * œ , où v est la vitesse linéaire de l’ébauche, r le rayon de l’outil et œ est la vitesse angulaire de rotation du cylindre. En outre, du fait de l’opération de laminage, il se produit un allongement de l’ébauche, lequel n’est pas totalement maîtrisé. La vitesse linéaire de l’ébauche en cours de laminage n’est donc pas connue de façon très précise.

Dans certains laminoir connus, un sous-ensemble manipulateur comprend un vérin qui porte une pince de préhension d’ébauche et qui est actionné pour pousser l’ébauche entre les cylindres de conformation dont les outils sont alors dans une configuration écartée l’un de l’autre. Ensuite, des rouleaux des cylindres de conformation sont actionnés pour tourner en sens contraire et ils renvoient l’ébauche, selon la direction de laminage, vers le sous-ensemble manipulateur dont le vérin est alors désactivé pour suivre le mouvement imprimé à l’ébauche par les outils des deux rouleaux de conformation qui tournent. A la suite de ce mouvement de renvoi de l’ébauche en direction du sous-ensemble manipulateur et après décalage latéral de l’ébauche, le vérin est à nouveau mis sous pression pour introduire à nouveau l’ébauche entre les rouleaux de conformation, pour une étape ultérieure de laminage. Le réglage d’un tel cylindre est relativement délicat, alors que le mouvement de l’ébauche lors du laminage, lorsque l’ébauche est renvoyée en direction du sous-ensemble manipulateur, n’est pas réellement contrôlé puisque le vérin est alors suiveur.

Il est connu de CN- B- 108296292 d’utiliser, à titre d’actionneur, un moteur linéaire dans un laminoir d’un type différent de celui de l’invention, où des outils de laminage ont leurs axes légèrement inclinés par rapport à une direction de laminage. Ce laminoir comprend un dispositif de poussée axiale et un dispositif de récupération situés de part et d’autre des outils de laminage. L’utilisation d’un dispositif de poussée axiale et d’un dispositif de récupération distincts est complexe et onéreuse.

Il est également connu de FR-A-2390224 d’utiliser, dans un dispositif de manipulation indépendant d’un laminoir, un moteur linéaire pour entraîner un manipulateur automatique qui inclut une pince de préhension. Le laminoir est, quant à lui dépourvu de dispositif de manipulation, puisque le dispositif de manipulation doit pouvoir être écarté pour accéder à une aire de travail des outils du laminoir. Le moteur linéaire est utilisé pour entraîner un fourreau, avec un mouvement synchrone aux cylindres du laminoir, ce qui ne permet que d’accompagner le mouvement de l’ébauche en cours de laminage.

C’est à ces inconvénients qu’entend tout particulièrement remédier l’invention en proposant en nouveau laminoir à lopins dont le sous-ensemble de manipulation permet un contrôle plus efficace des opérations de laminage.

A cet effet, l’invention concerne un laminoir à lopins comprenant deux cylindres de conformation d’une ébauche à façonner, chaque cylindre de conformation étant équipé d’au moins un outil de laminage et entraîné en rotation autours d’un axe de rotation par au moins un moteur d’entraînement respectif. Ce laminoir à lopins comprend également un sous-ensemble manipulateur pour le déplacement de l’ébauche vis-à-vis des cylindres de conformation, ce sous-ensemble manipulateur comprenant une pince de préhension de l’ébauche et un charriot de déplacement de cette pince au moins selon une direction de laminage de l’ébauche. Le sous-ensemble manipulateur comprend au moins un moteur linéaire de déplacement du charriot selon la direction de laminage. Selon l’invention, la direction de laminage est perpendiculaire à l’axe de rotation de l’outil de laminage. En outre, le moteur linéaire est configuré pour accélérer l’ébauche, afin de l’insérer entre les outils de laminage avec une vitesse synchronisée avec celle des outils de laminage, et pour exercer sélectivement sur l’ébauche soit un effort de traction, qui tend à extraire l’ébauche d’un interstice défini entre les outils de laminage, soit un effort de freinage, qui tend à limiter une vitesse d’éjection de l’ébauche.

Grace à l’invention, la vitesse linéaire de déplacement de l’ébauche selon la direction de laminage est définie par le moteur linéaire, donc maîtrisée de façon précise. Un réglage précis du déplacement de l’ébauche selon la direction de laminage peut être obtenu un exerçant, grâce au moteur linéaire, un effort de traction supplémentaire par rapport à l’effort produit sur l’ébauche par les outils de laminage en cours de rotation ou, au contraire, un effort de freinage. Cet effort de traction supplémentaire ou de freinage résulte de la force électromagnétique qui s’exerce entre les éléments magnétiques primaire et secondaire du moteur linéaire. Il peut être contrôlé de façon précise et rapide, ce qui rend le laminoir à lopins de l’invention compatible avec une production à cadence élevée.

Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, un tel laminoir à lopins peut incorporer une ou plusieurs caractéristiques suivante prises selon toute combinaison techniquement admissible :

- Le chariot est également mobile selon une direction transversale, perpendiculaire à la direction de laminage et parallèle aux axes de rotation des cylindres de conformation, alors que le sous-ensemble manipulateur comprend au moins un moteur linéaire de déplacement du chariot selon la direction transversale.

- Chaque moteur linéaire comprend un élément magnétique primaire alimenté en courant et un élément magnétique secondaire non alimenté en courant et des moyens de guidage en translation relative des éléments magnétiques primaire et secondaire.

- Les moyens de guidage comprennent au moins un rail monté une première partie du sous-ensemble manipulateur, qui porte un premier élément magnétique parmi l’élément magnétique primaire et l’élément magnétique secondaire, et un coulisseau monté sur une deuxième partie du sous-ensemble manipulateur, qui porte le deuxième élément magnétique parmi l’élément magnétique primaire et l’élément magnétique secondaire.

- Les moyens de guidage comprennent deux jeux de rails et de coulisseaux, disposés de part et d’autre de l’élément magnétique primaire et de l’élément magnétique secondaire.

- L’élément magnétique primaire du moteur linéaire de déplacement du chariot selon la direction de laminage est monté sur un châssis mobile en translation selon la direction transversale, alors que l’élément magnétique secondaire du moteur linéaire de déplacement du chariot selon la direction de laminage est monté sur le chariot.

- L’élément magnétique primaire du moteur linéaire de déplacement du chariot selon la direction transversale est monté sur un châssis mobile en translation selon la direction transversale, alors que l’élément magnétique secondaire du moteur linéaire de déplacement du chariot selon la direction transversale est solidaire d’une structure fixe du laminoir à lopins.

- Un entraxe entre les axes de rotation des cylindres de conformation est réglable au moyen d’un mécanisme à cames, qui exerce sur les cylindres de conformation un effort tendant à réduire cet entraxe, et d’un dispositif élastique, qui exerce sur les cylindres de conformation un effort tendant à augmenter cet entraxe.

- Le chariot porte un moteur électrique de manœuvre de la pince.

- Un dispositif amortisseur est disposé entre un arbre de sortie du moteur électrique et un poussoir de manœuvre d’un mécanisme d’ouverture/fermeture de la pince.

- Le chariot porte un moteur électrique d’orientation angulaire de la pince autour d’un axe parallèle à la direction de laminage.

- Le moteur électrique d’orientation contrôle l’orientation angulaire de la pince, autour de l’axe parallèle à la direction de laminage, sur une plage dont l’amplitude angulaire dépend de la durée d’activation du moteur électrique d’orientation. - Le moteur électrique d’orientation entraîne en rotation une tige creuse à une extrémité de laquelle est monté un mécanisme d’ouverture/fermeture de la pince, alors que le moteur électrique de manœuvre de la pince entraîne en translation un poussoir disposé à l’intérieur de la tige et qui agit sur le mécanisme d’ouverture/fermeture de la pince.

- Chaque cylindre de conformation est entraîné en rotation autour de son axe de rotation par deux moteurs électrique, dont un moteur monté à proximité de chacune de ses extrémités.

- Un réducteur est intercalé entre un arbre de sortie de chaque moteur électrique et l’extrémité adjacente d’un rouleau du cylindre de conformation entraîné par ce moteur.

Selon un deuxième aspect, l’invention concerne procédé de commande d’un laminoir du type précité qui comprend des étapes mises en œuvre en alimentant un élément magnétique primaire du moteur linéaire et consistant à accélérer l’ébauche, afin de l’insérer entre les outils de laminage avec une vitesse synchronisée avec celle des outils de laminage, et exercer sélectivement sur l’ébauche soit un effort de traction, qui tend à extraire l’ébauche d’un interstice défini entre les outils de laminage, soit un effort de freinage, qui tend à limiter une vitesse d’éjection de l’ébauche.

L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d’un mode de réalisation d’un laminoir à lopins conforme à son principe, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

[Fig 1] La figure 1 est une vue en perspective d’un laminoir à lopins conforme à l’invention ;

[Fig 2] La figure 2 est une vue en perspective selon le même angle du laminoir à la figure 1 , avec une coupe partielle au niveau du plan II à la figure 1 ;

[Fig 3] La figure 3 est une coupe de principe selon le plan III à figure 1 , lorsque les cylindres de conformation du laminoir sont dans une première configuration ;

[Fig 4] La figure 4 est une coupe analogue à la figure 3 lorsque les cylindres de conformation sont dans une deuxième configuration ;

[Fig 5] La figure 5 est une coupe de principe selon le plan V à la figure 1 ;

[Fig 6] La figure 6 est une vue de face du laminoir dans le sens de la flèche VI à la figure 1 ;

[Fig 7] La figure 7 est une vue en perspective par le dessous d’un sous-ensemble manipulateur du laminoir des figures 1 à 6 ; [Fig 8] La figure 8 est une vue en perspective, selon un autre angle et en coupe selon le plan VIII à la figure 7, du sous-ensemble manipulateur de la figure 7 ;

[Fig 9] La figure 9 est une vue de côté du sous-ensemble manipulateur des figures 7 et 8, dans le sens de la flèche IX à la figure 7 ;

[Fig 10] La figure 10 est une vue d’extrémité du sous-ensemble manipulateur, selon la flèche X à la figure 7, l’ébauche n’étant pas représentée ;

[Fig 11] La figure 11 est une représentation, dans le plan de la figure 5 et en quatre étapes, du laminage d’une ébauche ; et

[Fig 12] La figure 12 est une vue en perspective du laminoir des figures 1 à 11 vu sous un angle différent de celui de la figure 1 .

Un laminoir à lopins 2 représenté aux figures 1 à 12 comprend un châssis 3 formé d’une structure fixe 4 et d’une traverse supérieure amovible 5. La structure fixe 4 porte deux dispositifs de guidage 6 qui permettent un déplacement en hauteur d’un cylindre de conformation supérieur 7 et d’un cylindre de conformation inférieur 8 montés l’un au- dessus de l’autre et équipés chacun d’un empilement d’outils de laminage 72, respectivement 82, qui s’étendent sur une partie de la circonférence et de la longueur d’un rouleau 74, respectivement 84.

Chacun des empilements 72 et 82 est formé par la juxtaposition, le long d’un rouleau 74 ou 84, de parties d’outils individuelles qui fonctionnent par paires et sont destinés à conformer à chaud une ébauche ou lopin E. Le nombre de parties d’outil(s) individuelle(s) d’un empilement 72 ou 82 est au choix de l’utilisateur du laminoir 2. Dans ce qui suit, ces empilements 72 et 82 d’outils sont dénommés « outils », par souci de simplification.

Chaque cylindre de conformation 7 ou 8 est supporté, vis-à-vis de la structure fixe 4, par deux blocs-paliers, à savoir un bloc-palier gauche 9 et un bloc-palier droit 10. Les blocs-paliers 9 et 10 sont guidés en translation verticale par les dispositifs de guidage 6 en étant disposés entre deux montants 42 de la structure fixe. Le caractère amovible de la traverse 5 permet la mise en place des blocs-paliers 9 et 10 entre les montants 42 et leur retrait, lors des opérations de maintenance du laminoir 2.

Chaque bloc-palier 9 ou 10 porte un moteur électrique 15 dont l’arbre de sortie entraîne en rotation le rouleau 74 ou 84 du cylindre de conformation 7 ou 8 associé, à travers un réducteur à engrenage 152 intégré au bloc-palier. Un seul réducteur 152 est représenté à la figure 2, associé au moteur électrique 15 représenté un haut et à droite de cette figure. Même s’ils ne sont pas représentés sur cette figure, des réducteurs équivalents sont associés au trois autres moteurs 15 et sont disposés entre les arbres de sortie de ces moteurs et les rouleaux 74 ou 84, dans un bloc-palier 9 ou 10. Chaque rouleau 74 ou 84 est ainsi entraîné en rotation, par deux moteurs 15, à travers les réducteurs 152 associés, autour d’un axe de rotation supérieur Y7 ou d’un axe de rotation inférieur Y8, ces axes étant parallèle entre eux.

Dans cet exemple, les moteurs électriques 15 sont du type commercialisé par la société SIEMENS sous la référence 1 PH8. D’autres types de moteur sont envisageables.

Les différents moteurs électriques 15 sont pilotés par une unité électronique de commande non représentée, qui synchronise les couples exercés sur un même rouleau 74 ou 84 par les deux moteurs 15 disposés à proximité de ses deux extrémités.

Un repère orthogonal X2,Y2,Z2 est associé au laminoir 2, avec son axe X2 horizontal et dirigé vers les cylindres de conformation 7 et 8, son axe Y2 parallèle aux axes de rotation Y7 et Y8 et son axe Z2 vertical et dirigé vers le haut.

Un dispositif de chauffe 14 entoure partiellement chaque cylindre de conformation 7 ou 8. Plus précisément, chaque dispositif de chauffe 14 entoure le rouleau 74 ou 84 du cylindre de conformation 7 ou 8 adjacent sur un secteur angulaire d’angle au sommet a égal à environ 120° et sur la longueur des outils 72 ou 82.

Dans la configuration des figures 1 à 6, chacun des rouleaux 74 et 84 est orienté, autour de son axe de rotation Y7 ou Y8, de telle sorte que les outils 72 ou 82 qu’il porte sont dirigés en regard du dispositif de chauffe 14 adjacent. Dans cette configuration, les deux dispositifs de chauffe 14 peuvent chauffer les outils 72 et 82 par rayonnement. D’autre part, comme visible uniquement pour le cylindre de conformation supérieur 7 à la figure 2, des canaux 76 de circulation d’un fluide caloporteur, tel que de l’eau, sont ménagés à l’intérieur de chacun des rouleaux 74 et 84 et reliés à deux joints tournants 16 connectés à des conduits non représentés d’amenée et d’évacuation de ce fluide caloporteur. La circulation du fluide caloporteur dans les canaux 76 permet de refroidir chacun des rouleaux 74 et 84 en cours de laminage.

Un entraxe vertical E78 entre les axes Y7 et Y8, qui est mesuré parallèlement à l’axe Z2, est contrôlé au moyen de quatre coins 17 mobiles parallèlement à l’axe X2 et commandés chacun à travers un système vis-écrou 18 au moyen d’un moteur électrique 19. Le mouvement de rotation de l’arbre de sortie de chaque moteur électrique 19 est transformé, par le système vis-écrou 18 associé, en un mouvement de translation du coin 17.

Dans cet exemple, les moteurs électriques sont du type commercialisé par la société SIEMENS sous la référence 1 FK7. D’autres types de moteur sont envisageables.

Il est prévu un coin 17 au-dessus de chacun des blocs-paliers 9 et 10 du cylindre de conformation supérieur 7 et un coin 17 au-dessous de chacun des blocs-paliers 9 et 10 du cylindre de conformation inférieur 8. Chaque coin 17 se déplace selon un axe X17 parallèle à l’axe X2 et présente une surface de came 172 inclinée par rapport à cet axe X17 dans le plan des figures 3 et 4.

D’autre part, chaque bloc-palier 9 ou 10 est équipé d’une came 9C ou 10C qui présente une surface de glissement contre la surface 172 d’un coin 17. Cette surface de glissement est repérée avec la référence 10S pour les cales 10C visibles aux figures 3 et 4. Les surfaces de glissement des cames 9C sont parallèles aux surfaces de glissement 10S des cames 10C. Les surfaces de glissement 10S et équivalentes sont également inclinées par rapport à l’axe X17 dans le plan des figures 3 et 4.

Les surfaces inclinées 172 et 10S prévues respectivement sur les coins 17 et sur les cames 9C et 10C sont orientées de telle façon qu’elles sont en appui surfacique les unes sur les autres et que, lorsque les coins 17 sont déplacés dans le sens de l’axe X2, ils exercent chacun sur les cames 9C ou 10C un effort F17 qui repousse les blocs-paliers 9 et 10 les uns vers les autres, ce qui tend à réduire l’entraxe vertical E78 entre les axes Y7 et Y8.

D’autre part, deux ensembles de ressort 55 sont disposés dans des logements 56 prévus respectivement dans les blocs-paliers 9 et 10. Ces ressorts 55 exercent un effort élastique de séparation verticale des blocs-paliers. Cet effort élastique, représenté par les flèches F55 aux figures 3 et 4, tend à augmenter par défaut l’entraxe vertical E78 entre les axes Y7 et Y8. Ainsi, lorsque l’effort de rapprochement des blocs-paliers est relâché, du fait d’une translation des coins 17 parallèlement à l’axe X17 dans un sens opposé à la direction de l’axe X2, les ressorts 55 écartent verticalement les blocs-paliers 9 et 10, ce qui augmente l’entraxe vertical E78 entre les axes Y7 et Y8 et correspond au passage de la configuration de la figure 3 à celle de la figure 4.

La combinaison du mécanisme à cames formé par les pièces 9C, 10C et 17, d’une part, et du dispositif élastique formé par les ressorts 55, d’autre part, permet de piloter précisément l’entraxe vertical E78 entre les axes Y7 et Y8, au moyen des moteurs 19.

De façon préférentielle, le fonctionnement des moteurs électriques 19 est synchronisé, afin de coordonner le déplacement des coins 17 le long de leurs axes de translation X17. Ceci évite une mise en biais des blocs-paliers 9 et 10 entre les dispositifs de guidage 6.

La synchronisation des moteurs électrique 19 est effectuée par une unité électronique non représentée, qui est avantageusement la même que celle qui pilote les moteurs électriques 15.

Un sous-ensemble manipulateur 20 est prévu pour

- charger une ébauche E, autrement dit un lopin, entre les cylindres de conformation 7 et 8, accompagner le mouvement d’éjection de cette ébauche, lié à l’action des outils 72 et 82 et décaler latéralement l’ébauche parallèlement à l’axe Y2, afin de la faire coopérer successivement avec plusieurs parties des outils 72 et 82, ces parties d’outils étant juxtaposées le long des rouleaux 74 et 84.

Le sous-ensemble manipulateur 20 est porté par le châssis 3, de sorte qu’il est en permanence correctement positionné par rapport aux cylindres 7 et 8. Le sous-ensemble manipulateur ne gêne pas l’accès à ces cylindres, notamment à leurs outils 72 et 82.

La figure 11 montre quatre étapes d’un processus de laminage effectué grâce au laminoir 2 de l’invention.

Dans la première étape représentée en partie supérieure gauche de la figure 11 , les outils 72 et 82 sont respectivement en regard des dispositifs de chauffe 14, de sorte qu’il est possible d’insérer l’ébauche E dans un volume V défini verticalement entre les rouleaux 84 et 74. Ce volume V est visible, entre autres, à la figure 6. L’insertion de l’ébauche E dans le volume V a lieu dans le sens de la flèche F1 , qui est parallèle à l’axe X2 et orientée dans le même sens.

Dans la deuxième étape représentée en partie supérieure droite de la figure 11 , les cylindres de conformation 7 et 8 sont mis en rotation, de façon synchrone respectivement autour des axes Y7 et Y8 dans deux sens opposés, représentés par les flèches de rotation R7 et R8. Cette double rotation a pour effet d’amener les outils 72 et 82 au contact de l’ébauche E qui commence alors un mouvement de translation horizontale parallèle à l’axe X2, en sens inverse du mouvement d’introduction, ce mouvement de translation étant représenté par les flèches F2 à la figure 11 . Au moment du contact entre les outils 72 et 82 et l’ébauche E, l’ébauche E doit avoir été accélérée pour quelle se trouve à la bonne position le long de l’axe X2 et à une vitesse théorique de synchronisation selon cet axe avec les outils 72 et 82.

Du fait de la poursuite du mouvement de rotation des cylindres de conformation 7 et 8, représenté par les flèche R7 et R8, les outils 72 et 82 viennent en appui ferme contre l’ébauche E qu’ils déforment plastiquement et qu’ils ont tendance à chasser vers la gauche de la figure 11 , dans le sens des flèches F2.

Ce déplacement se poursuit, de l’étape représentée en partie supérieure droite de la figure 11 à l’étape représentée en partie inférieure gauche, puis à l’étape représentée en partie inférieure droite de cette figure où l’ébauche E quitte le contact avec les outils 72 et 82 qui sont toujours en cours de rotation autour des axes Y7 et Y8 et près d’atteindre à nouveau leur position de départ représentée en partie supérieure gauche de cette figure. La précision du réglage de l’entraxe vertical E78 entre les axes Y7 et Y8, obtenu avec le mécanisme à cames le dispositif élastique, permet de régler avec précision l’effort de laminage exercé par les outils 72 et 82 sur l’ébauche E entre les étapes respectivement représentées sur la droite de la figure 11 .

Le sous-ensemble manipulateur 20 est configuré pour déplacer positivement l’ébauche E dans le sens de la flèche F1, parallèlement à l’axe X2, pour atteindre la position représentée en partie supérieure gauche de la figure 11 et pour accompagner le mouvement de l’ébauche E sous l’action des cylindres de conformation 7 et 8 au cours des étapes suivantes représentées également à la figure 11 .

Ce sous-ensemble manipulateur 20 permet également, une fois l’étape représentée en partie inférieure droite de la figure 11 terminée, de déplacer l’ébauche E perpendiculairement au plan de la figure 11, c’est-à-dire parallèlement à l’axe Y2, afin d’amener cette ébauche en regard d’une autre partie individuelle des outils 72 et 82, pour permettre de recommencer le cycle représenté à la figure 11 , avec cette autre partie des outils sans avoir à arrêter les outils 72 et 82 dans leur rotation.

Le sous-ensemble manipulateur 20 comprend une première poutre 30 et une deuxième poutre 31 qui sont rigidement fixées en appui sur deux traverses 44 de la structure fixe 4. La poutre 31 présente une section transversale plus importante que la poutre 30 car elle supporte les moyens de déplacement de l’ébauche E parallèlement à l’axe Y2.

Un équipage mobile 33 est suspendu aux poutres 30 et 31 au moyen de coulisseaux 32 qui sont solidaires d’un châssis 33c de l’équipage mobile 33 et prévus pour se déplacer, parallèlement à l’axe Y2, le long de rails 30R, 31 R respectivement prévus sur les faces inferieures des poutres 30 et 31. Le déplacement de l’équipage mobile 33 parallèlement à l’axe Y2 et par rapport au poutres 30 et 31 est obtenu au moyen d’un moteur linéaire 100 qui comprend un élément magnétique primaire 102 fixé sur le châssis 33C de l’équipage mobile 33 et qui est alimenté en courant lorsque le moteur linéaire fonctionne, afin de générer un champ magnétique variable selon une direction parallèle à l’axe Y2. En étant fixé sur la poutre 31, l’élément magnétique secondaire est solidaire de la structure fixe 4 du laminoir 2. Le moteur linéaire 100 comprend également un élément magnétique secondaire 104 fixé sur la poutre 31 et qui, en pratique, est constitué par plusieurs aimants permanents juxtaposés selon une direction parallèle à l’axe Y2. L’élément magnétique secondaire n’est pas alimenté en courant électrique.

L’alimentation de l’élément magnétique primaire 102 du moteur linéaire 100 permet d’exercer une force magnétique parallèle à l’axe Y2 entre les éléments 102 et 104 du moteur linéaire 100, ce qui induit un déplacement contrôlé de l’équipage mobile 33 sous les poutres 30 et 31 , selon une direction transversale Y33 parallèle à l’axe Y2.

Les rails 31 R sont disposés de part et d’autre des éléments magnétiques 102 et 104 du moteur linéaire 100, selon une direction parallèle à l’axe X2, de même en est-il pour les coulisseaux 32. Ceci facilite la translation et augmente la précision du contrôle de la position de l’équipage mobile 33 par rapport à la poutre 31.

L’équipage mobile 33 inclut un charriot 35 auquel le châssis 33C est relié par un système de coulisseaux 34 solidaires du chariot 35 et qui se déplacent le long de rails 33R prévus le châssis 33C. La direction longitudinale des rails 33R est parallèle à l’axe Y2, de sorte que le déplacement du charriot 35, par rapport au châssis 33C de l’équipage mobile 33, a lieu selon une direction perpendiculaire à celle du déplacement de l’équipage mobile 33 par rapport aux poutres 30 et 31 .

Un deuxième moteur linéaire 200 est utilisé pour contrôler les mouvements du charriot 35 par rapport au châssis 33C de l’équipage mobile 33 et comprend un élément magnétique primaire 202 monté sur une partie du châssis 33C et alimenté en courant électrique quand le moteur linéaire 200 fonctionne, ainsi qu’un élément magnétique secondaire 204 monté sur le charriot 35, qui n’est pas alimenté en courant électrique et qui est, en pratique, constitué par plusieurs aimants permanents juxtaposés selon une direction parallèle à l’axe X2. L’alimentation en courant de l’élément magnétique primaire 202 permet de générer une force magnétique entre les éléments 202 et 204 qui a pour effet de déplacer le charriot 35 parallèlement à l’axe X2, par rapport au châssis 33C.

Les rails 33R sont disposés de part et d’autre des éléments magnétiques 202 et 204 du moteur linéaire 200, selon une direction parallèle à l’axe X2, de même en est-il pour les coulisseaux 34. Ceci facilite la translation et augmente la précision du contrôle de la position du chariot 35 par rapport au châssis 33C de l’équipage mobile 33.

Le charriot 35 supporte un dispositif de prise de pièce 36 qui permet de manipuler l’ébauche E. Ce dispositif de prise de pièce 36 comprend deux paliers 37 rigidement liés au charriot 35 et une tige creuse 38. Une pince 39, qui comprend deux mâchoires 39A et 39B, et un mécanisme à biellettes 40 appartiennent également au dispositif de prise de pièce 36 et sont montés à une première extrémité de la tige 38. Le mécanisme à biellettes 40 est configuré pour transformer un mouvement de translation d’un poussoir 54 disposé à l’intérieur de la tige 38 en un mouvement de rapprochement/écartement des mâchoires 39A et 39B. La tige de préhension 38 est montée en porte à faux, à partir de sa deuxième extrémité opposée à celle qui porte les organes 39 et 40, dans l’un des paliers 37.

La deuxième extrémité de la tige de préhension 38 porte une poulie 38A entourée par une courroie 45 qui passe également autour d’une poulie 44A entraînée en rotation par un moteur électrique pas à pas 44, qui forme un moteur électrique d’orientation angulaire de la pince 39. En effet, en activant le moteur électrique 44 il est possible de faire tourner la poulie 38A, donc la tige de préhension 38 autour de son axe longitudinal X38 qui est parallèle à l’axe X2. Ceci permet d’orienter angulairement le mécanisme à biellette 40, donc l’ébauche E tenue par la pince 39 autour de cet axe X38. Comme le pilotage de l’orientation de l’ébauche E autour de l’axe X38 est obtenu au moyen du moteur électrique 44, l’amplitude angulaire du mouvement d’adaptation de l’orientation de l’ébauche E autour de cet axe est au choix de l’utilisateur du laminoir à lopins 2 puisque, une fois le moteur électrique 44 sélectionné, elle dépend seulement de la durée d’activation de ce moteur. Cette amplitude angulaire n’est pas limitée par la course d’un vérin. Ainsi, par rapport à certains laminoirs à lopins connus, dans lesquels un vérin est utilisé pour faire tourner une ébauche de 90° autour d’un axe central d’une pince, le laminoir à lopins 2 de la présente invention présente une meilleure flexibilité puisqu’il permet un mouvement angulaire de l’ébauche E autour de l’axe X38 avec une amplitude choisie librement par l’utilisateur, cette amplitude pouvant même être supérieure à 360°.

Le charriot 35 porte également un moteur électrique pas à pas 42 qui entraîne un système vis-écrou 41, lequel transforme le mouvement rotatif de l’arbre de sortie 42A de ce moteur 42 en un mouvement de translation du poussoir 54 le long de l’axe X38. Il est ainsi possible de piloter, grâce au moteur 42, le mouvement d’ouverture fermeture de la pince 39, en déplaçant le poussoir 54 le long de l’axe X38 pour actionner le mécanisme à biellettes 40.

Les moteurs pas à pas 42 et 44 sont pilotés par une unité électronique non représentée, qui peut être la même que, ou différente de, celle qui pilote les moteurs 15, et 19.

Un dispositif à ressorts 43 est intercalé entre le mécanisme à vis-écrou 41 et le poussoir 54. Ce dispositif à ressorts permet d’amortir un éventuel choc dans le système vis-écrou 41 , alors que les mâchoires 39A et 39B de la pince 39 sont déjà parvenues en position de serrage de l’ébauche E. Ce dispositif à ressorts 43 permet une liaison élastique, dans le sens de fermeture de la pince 39, entre l’écrou du système vis-écrou 41 et le poussoir 54.

Grâce à l’utilisation du moteur linéaire 200, le déplacement du charriot 35 parallèlement à l’axe X38, donc de la pince 39 qu’il supporte, est contrôlé de façon précise à la fois lors de l’introduction de l’ébauche E entre les cylindres de conformation 7 et 8, dans le sens de la flèche F1 à la figure 11 , et lorsque l’ébauche E est repoussée en direction de la poutre 30 au cours de son laminage, dans le sens des flèches F2 à la figure 11. En particulier, le moteur linéaire 200 permet d’accélérer l’ébauche selon la direction de laminage X38, entre la première étape représentée en partie supérieure gauche de la figure 11 et la deuxième étape représentée en partie supérieure droite de cette figure, pour l’insérer entre les outils 72 et 82 et qu’elle se trouve à la bonne position le long de l’axe X2 et à une vitesse, selon cet axe, qui est synchronisée avec celle des outils 72 et 82. L’effort d’accélération de l’ébauche E lors de son mouvement dans le sens de la flèche F1 à la figure 11 , notamment lors de l’introduction de l’ébauche entre les outils 72 et 82, est obtenu en fonction de l’alimentation de l’élément magnétique primaire 202 du moteur linéaire 200. A partir de la deuxième étape représentée en partie supérieure droite de la figure 11 , en fonction de l’alimentation de l’élément magnétique primaire 202 du moteur linéaire 200, il est possible que ce moteur exerce soit un effort de traction, qui tend à extraire l’ébauche E de l’interstice défini entre les outils 72 et 82, soit en effort de freinage qui tend à limiter la vitesse d’éjection de l’ébauche E le long de la direction de laminage définie par l’axe X38. Dans tous les cas, la vitesse linéaire de déplacement de l’ébauche E selon la direction de laminage est pilotée grâce au moteur linéaire. Elle est donc connue avec précision, sans avoir recours à des estimations basées sur la vitesse de rotation des cylindres de conformation 7 et 8.

Le contrôle précis de la vitesse linéaire de déplacement de l’ébauche E selon la direction de laminage parallèle à l’axe X2 permet d’optimiser l’effet de laminage obtenu entre les outils 72 et 82. En outre, la faible inertie du moteur linéaire 200, comparée à celle d’un vérin ou d’un moteur électrique classique, permet d’atteindre des vitesses de déplacement élevées du chariot 35, donc de la pince 39, le long de l’axe X38. Ainsi, l’utilisation optimisé du moteur linéaire 2, notamment la génération des efforts d’accélération, de traction et de freinage mentionnés ci-dessus, permet d’augmenter la qualité des produits laminés obtenus avec le laminoir à lopin 2.

En effet, le fait de tirer ou de freiner l’ébauche lors du laminage entre les rouleaux permet d’améliorer la qualité du laminage, tout en conservant une production à cadence élevée. Par exemple, un effort de traction, exercé sur un produit de faible section en sortie de son laminage entre les outils de laminage 72 et 82, améliore la linéarité de ce produit. A l’inverse, le fait freiner un produit de forte section en sortie de son laminage entre les outils de laminage améliore le remplissage du profil de laminage défini entre les outils.

D’autre part, le moteur linéaire 100 permet de déplacer de façon rapide l’équipage mobile 33 et les éléments qu’il supporte, dont le chariot 35 et la pince 39, selon la direction transversale Y33. Ceci permet de réaligner rapidement l'ébauche E avec une partie des outils 72 et 82 devant être utilisée pour une étape subséquente de laminage. Les moteurs linéaires 100 et 200 contribuent donc à la réduction du temps de cycle du laminage d’une ébauche E au sein du laminoir à lopins 2. Ils sont pilotés par une unité électronique non représentée, qui peut être la même que, ou différente de, celle(s) qui pilote(nt) les moteurs 15, 19, 42 et 44.

Les moteurs linéaires 100 et 200 peuvent être des produits du commerce, tels que ceux commercialisés par la société SIEMENS sous les références 1 FN3450-2WE00- 0BA3 ou 1 FN3300-2WE00-0BA3, ou des matériels développés sur le même principe, spécialement pour cette application.

Dans le mode de réalisation représenté, il n’est pas prévu de moteur linéaire dans la zone d’interface entre l’équipage mobile 33 et la poutre 30. Il est toutefois possible d’incorporer également un moteur linéaire à ce niveau. Le choix d’utiliser un ou deux moteurs linéaires et de l’emplacement de ce(s) moteur(s) linéaire(s) est effectué en tenant compte des masses en mouvement de l’équipage mobile 33. Selon une variante non représentée de l’invention, le moteur linéaire 100 peut être disposé au voisinage de la poutre 30, sans qu’un moteur linéaire soit disposé au voisinage de la poutre 31.

Même si l’utilisation du moteur linéaire 100 est particulièrement avantageuse, on peut envisager, selon une variante non représentée de l’invention, d’utiliser, pour l’entrainement de l’équipage mobile 33 parallèlement à l’axe Y2, un moteur électrique rotatif et un système de conversion de mouvement rotatif/linéaire connus en soi.

Selon une autre variante non représentée de l’invention, les rails de guidage des moteurs linéaires 100 et 200 peuvent être prévus respectivement sur la châssis 33C et sur le chariot 35, alors que les coulisseaux sont respectivement prévus sur la poutre 31 et sur le châssis 33C. Selon une autre variante non représentée, le montage des éléments magnétiques 102 et 104 peut être inversé, l’élément magnétique primaire 102 étant monté sur la poutre 31 , alors que l’élément magnétique secondaire 104 est monté sur le châssis 33C. De même, le montage des éléments magnétiques 202 et 204 peut être inversé, l’élément magnétique primaire 202 étant monté sur le charriot 35, alors que l’élément magnétique secondaire 204 est monté sur le châssis 33C.

Selon une autre variante non représentée de l’invention, les réducteurs à engrenage 152 peuvent être remplacés par des systèmes à courroies, voire supprimés si la vitesse de rotation des arbres de sortie des moteurs 15 est compatible avec un entraînement direct des rouleaux 74 et 84. Selon une autre variante non représentée de l’invention, les cylindres de conformation 7 et 8 sont chacun entrainés en rotation par un seul moteur électrique 15. En variante non représentée de l’invention, le nombre de ressorts 55 peut être différent de 4. En outre, les ressorts 55 du dispositif élastique peuvent être remplacés par d’autres organes élastiques, tels que des blocs d’élastomère ou des vérins à gaz.

En variante non représentée de l’invention, l’axe X17 de déplacement d’un coin 17 peut être parallèle à l’axe Y2 ou incliné par rapport aux axes X2 et Y2, tout en restant perpendiculaire à l’axe Z2. Selon une autre variante non représentée de l’invention, les cylindres de conformation 7 et 8 ne sont pas disposés l’un au-dessus de l’autre, mais côte à côte. Dans ce cas, l’entraxe entre leurs axes de rotation est horizontal et la direction de laminage est verticale. La structure fixe 4 du laminoir à lopins 2 et le sous-ensemble manipulateur 20 sont alors adaptés en conséquence.

Le mode de réalisation et les variantes envisagées ci-dessus peuvent être combinés pour générer de nouveaux modes de réalisation de l’invention définie par le jeu de revendications annexé.