EP0227870A1 - Automatically controlled machine for rolling metal sheets - Google Patents
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- EP0227870A1 EP0227870A1 EP85402653A EP85402653A EP0227870A1 EP 0227870 A1 EP0227870 A1 EP 0227870A1 EP 85402653 A EP85402653 A EP 85402653A EP 85402653 A EP85402653 A EP 85402653A EP 0227870 A1 EP0227870 A1 EP 0227870A1
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- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- rollers
- sheet
- computer
- rolling
- radius
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
- B21D5/14—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by passing between rollers
Definitions
- rollers Two of the rollers, called central rollers, are located in a vertical plane and pinch the sheet metal to be rolled with an effort that can be metered.
- One of these rollers is movable relative to the other in the vertical plane by means of two jacks which move it so that the generatrices of the upper and lower rollers are parallel.
- the hydraulic supply pressure of the cylinders can vary and allows the metering of the clamping force. This arrangement constitutes the equivalent of recessing on the sheet.
- pinching allows the sheet metal to be driven along its length and in the horizontal plane by friction, the two lower and upper central rollers being equipped with a means of rotation, for example an electric, hydraulic or other motor.
- Two other rollers are arranged symmetrically on either side of the central rollers. They are movable in an oblique direction relative to the plane passing through the axes of the two central rollers.
- Two groups of hydraulic cylinders are hitched each by means of lateral rollers and make it possible to position them in space separately at altitude relative to the pair of central rollers.
- the frame is equipped with a lateral tilting bearing articulated around an operating axis by a jack.
- This set of tilting bearings is located in the axis of a frame and allows the sliding bearing to be released from the upper central roller so as to be able to serve, in all of the above four rollers, a fully closed rolled sheet.
- the object of the present invention is therefore to make the control of the machine practically automatic so that, from the digital data, one obtains parts machined correctly, whatever the defects of the material and whatever the desired shape can be cylindrical or frustoconical, of the sheet thus worked.
- the machine with automatic control for rolling the sheets comprising at least two suitably driven central rollers, adjustable in height and able to be moved axially to allow the finished object to be released is characterized in that in combination with these central rollers are placed, in a manner known per se, lateral rollers which can be positioned in space using cylinders, this positioning being permanently recorded by sensors working in connection with a computer and probes constituted by cylinders each rod of which is provided, at its upper part, with rollers so as to obtain the position of these probes by means of digital or analog sensors giving information compared with the instructions coming from the computer in order to correctly position the lateral rollers for rolling the sheet metal at the radius provided within a given tolerance, to calibrate the defects inherent in the sheet metal at a given value o u roll cones if necessary.
- one of the central rollers (lower roller) is mounted in bearings which can slide vertically under the action of jacks to obtain a constant and uniform force from the instructions produced by the computer.
- fig. 1 which is a very schematic partial section along the line I-I of FIG. 2, there is shown the two central rollers 1, 2, the roller 1 said upper and the roller 2 said lower.
- the upper roller 1 is mounted in bearings 3, 4 which are integral with the frame, not shown, of the machine and calculated so as to withstand the forces to which the upper roller is subjected voluntarily.
- the upper roller is mounted on a drive shaft 6, the ends of which rest in the bearings 3 and 4.
- one of the ends of the drive shaft 6 carries a member 7 for connecting the shaft 6 to a motor element.
- the lower roller 2 rests, via the shaft 8, in bearings 9, 10 which are supported by the rods 11, 12 of the double-acting cylinders 13, 14 secured to the frame of the machine.
- bearings 9, 10 and of the shaft 8 it is possible to use, vertically by means of the bearings 9, 10 and of the shaft 8, the lower roller 2.
- a double-acting cylinder 15 placed on the lateral side of the machine frame and articulated on it, has an axis 16 which allows, by its cylinder rod 15 a , to move, using an axis 17, the bearing 3 so as to release the upper roller 1 and bring it into a position allowing extraction when the work passes are finished in the ring produced using the sheet 20.
- the machine also has and as shown in fig. 1 two side rollers 21, 22 which are arranged symmetrically on either side of the central rollers 1, 2.
- the side rollers 21, 22 are movable in an oblique direction relative to the plane presented by the axes of the two central rollers like this is perfectly visible in fig. 1.
- Two pairs of hydraulic cylinders 23, 24 (only one of the cylinders of each pair is shown in fig. 1) each coupled to the bearing of one of the lateral rollers 21, 22 allow these rollers to be positioned in parallel with respect to the torque of the central rollers 1, 2.
- the set of four rollers 1, 2, 21, 22 is, as already indicated, inscribed in an upper frame, part 25 of which is shown in FIG. 2, this support frame being equipped with the slides necessary for the movement of the rollers 1, 2, 21, 22 under the effect of the jacks 13, 14, 23, 24.
- this frame is, moreover, equipped with a tilting bearing 3 (see fig. 1) articulated around an axis 25 and maneuvered by the double-acting cylinder 15.
- This set of tilting bearings is located in the axis of the frame, it allows to release the sliding bearing 6 is accommodated in the pivot bearing 3 of the upper roll 1 in order to go out of all the central rollers 1, 2, a rolled sheet metal, completely closed.
- the double-acting cylinder 5 of the bearing 4 fixed to the one end 5a to the frame of the machine allows to tilt the entire upper central roller 1 about an axis 26 shown schematically in fig. 2, in order to facilitate the release operation of a closed rolled sheet, after the bearing 3 has been tilted by the jack 15.
- the end bearings of each of the central rollers 1, 2 are sliding and fitted with ball joints, this which optionally allows them to tilt relative to the horizontal.
- the pinched sheet 20 between the central rollers 1, 2 is folded by means of any of the side rollers 21, 22 which are pushed by the pairs of jacks 23, 24.
- the pushing force F1 (see fig. 1) lateral rollers used, in this case the roller 21, generated by means of these actuating cylinders creates a bending moment whose value is Fxd and therefore folds the sheet 20 to the embedding of the central rollers 1,2.
- the opposite rotation of the two central rollers 1,2 which pinch the sheet 20 drives the sheet in a determined direction.
- the originality of the proposed automatically controlled rolling system consists in using probes 30 a , 30 b fixed on the frame not shown and located on either side of the lower central roller 2 for example between this central roller 2 and the rollers side 21, 22. It is of course possible to use several probes 30 a and 30 b arranged along the width of the sheet to be rolled.
- the contact force of the rollers 33, 34 on the sheet 20 is calculated so that the resulting deformation of the sheet is negligible (a few kilos).
- the first rolling pass is carried out with a position X1 of fixed side roller 21 corresponding to a given radius R1, this radius being larger than the final radius R r to be obtained.
- the probes 30 a , 30 b are then deleted.
- the lateral roller used is released so as to release the curved sheet metal, the latter however remaining pinched between the central rollers 1, 2.
- the two feelers 30 a and 30 b are then brought into contact with the outer face of the sheet, and it is scrolled by means of drive motors 7, 14.
- R t Just as at any position X of the lateral roller corresponds to a theoretical radius R t , to any dimension z of the probe corresponds to a radius R r real (since the sheet 20 is no longer subjected to stress). Under these conditions, the value of the instantaneous bending radius R i is recorded over the entire length of the sheet.
- the deviations of R i from the controlled bending radius are calculated from their measurement and stored and will be used in the future pass to control the position x2 of the (or) side rollers 21 and 22 so as to reduce or eliminate the geometry deviations recorded.
- a new position x2 of the lateral roller considered is therefore determined to obtain a new theoretical radius R2, ⁇ R1.
- the deviations corresponding to the values memorized during the first pass by means of the sensors, weighted by a certain coefficient, are added at any time while the sheet is running, at the value of x2 thus established.
- the second pass is performed by controlling the position of the lateral roller and a new reading of the real profile is made by the sensors.
- the instantaneous deviations are again recorded which will serve to correct the position of the roller during the third pass and so on until the final radius is obtained.
- the pinching force depends on the thickness of the sheet to be rolled, its width and the quality of the steel.
- the proposed machine therefore includes a servo of the pinching force carried out in the following manner.
- the movable lower central roller 2 is equipped with two jacks 13 and 14. Each section of jacks subjected to the pressure is equipped with a pressure sensor 61 a , 61 b (see fig. 2).
- the latter establishes from simple relations a pressure set point P o , image of the pinching force. This setpoint is compared to the actual pressure P r measured by the sensor 61 a or 61 b.
- One of the jacks can also receive an additional external instruction 70 which allows for example to straighten a sheet which would have been rolled in a cone or left. This additional setpoint makes it possible to modify the pressure of the circuit in question more or less than the calculated pressure.
- This machine can also roll cones by tilting the lateral bending roller with respect to the horizontal.
- the position setpoints x n imposed on each cylinder of the same roller are different, and result from a simple mathematical calculation established according to the geometric data of the machine and solved by the computer.
- a manual control modifying one of the two set points x n of position of the two control cylinders of the same roller also makes it possible to produce cones by the operator independently of the computer (arrows F10 and F11 - Fig. 3).
Abstract
La machine à commande automatique à rouler les tôles comprenant au moins deux rouleaux centraux (1, 2) convenablement entraînés, réglables en hauteur et pouvant être déplacés axialement pour permettre de dégager l'objet fini est caractérisée en ce qu'en combinaison avec ces rouleaux centraux (1, 2) sont placés, d'une manière connue en soi, des rouleaux latéraux (21, 22) pouvant être positionnés dans l'espace à l'aide de vérins (23, 24), ce positionnement étant en permanence enregistré par des capteurs (40a, 40b, 41a, 41b) travaillant en liaison avec un calculateur (50) et des palpeurs (30a, 30b) constitués par des vérins dont chaque tige est munie, à sa partie supérieure, de galets (33, 34) de façon à obtenir la position de ces palpeurs au moyen de capteurs numériques ou analogiques (35a, 35b) donnant des informations comparées aux consignes provenant du calculateur afin de positionner correctement les rouleaux latéraux (21, 22) pour rouler la tôle au rayon prévu dans une tolérance donnée, de calibrer les défauts inhérents à la tôle à une valeur donnée ou de rouler des cônes si nécessaire. The machine with automatic control for rolling the sheets comprising at least two central rollers (1, 2) suitably driven, adjustable in height and able to be moved axially to allow the finished object to be released is characterized in that in combination with these rollers central rollers (1, 2) are placed, in a manner known per se, lateral rollers (21, 22) which can be positioned in space using jacks (23, 24), this positioning being permanently recorded by sensors (40 a , 40 b , 41 a , 41 b ) working in connection with a computer (50) and feelers (30 a , 30 b ) constituted by jacks with each rod at its upper part, rollers (33, 34) so as to obtain the position of these probes by means of digital or analog sensors (35 a , 35 b ) giving information compared with the instructions coming from the computer in order to correctly position the lateral rollers (21, 22 ) to roll the sheet to the radius provided in u no tolerance given, to calibrate the defects inherent in the sheet to a given value or to roll cones if necessary.
Description
Il existe déjà des machines pour rouler les tôles très épaisses, en particulier pour la construction navale, qui sont en général équipées de quatre rouleaux cylindriques.There are already machines for rolling very thick sheets, in particular for shipbuilding, which are generally equipped with four cylindrical rollers.
Deux des rouleaux, appelés rouleaux centraux, sont situés dans un plan vertical et pincent la tôle à rouler avec un effort que l'on peut doser. L'un de ces rouleaux est mobile par rapport à l'autre dans le plan vertical au moyen de deux vérins qui le déplacent de telle façon que les génératrices des rouleaux supérieurs et inférieurs soient parallèles. La pression hyraulique d'alimentation des vérins peut varier et permet le dosage de l'effort de pincement. Cette disposition constitue l'équivalent d'un encastrement au niveau de la tôle.Two of the rollers, called central rollers, are located in a vertical plane and pinch the sheet metal to be rolled with an effort that can be metered. One of these rollers is movable relative to the other in the vertical plane by means of two jacks which move it so that the generatrices of the upper and lower rollers are parallel. The hydraulic supply pressure of the cylinders can vary and allows the metering of the clamping force. This arrangement constitutes the equivalent of recessing on the sheet.
De plus, le pincement permet l'entraînement de la tôle suivant sa longueur et dans le plan horizontal par frottement, les deux rouleaux centraux inférieur et supérieur étant équipés d'un moyen de rotation par exemple un moteur électrique, hydraulique ou autres.In addition, pinching allows the sheet metal to be driven along its length and in the horizontal plane by friction, the two lower and upper central rollers being equipped with a means of rotation, for example an electric, hydraulic or other motor.
Deux autres rouleaux, appelés couramment rouleaux latéraux, sont disposés symétriquement de part et d'autre des rouleaux centraux. Ils sont mobiles suivant une direction oblique par rapport au plan passant par les axes des deux rouleaux centraux.Two other rollers, commonly called side rollers, are arranged symmetrically on either side of the central rollers. They are movable in an oblique direction relative to the plane passing through the axes of the two central rollers.
Deux groupes de vérins hydrauliques sont attelés chacun à l'aide de rouleaux latéraux et permettent de positionner, dans l'espace séparément, ceux-ci en altitude par rapport au couple de rouleaux centraux.Two groups of hydraulic cylinders are hitched each by means of lateral rollers and make it possible to position them in space separately at altitude relative to the pair of central rollers.
Bien entendu, l'ensemble sus-décrit des quatre rouleaux est inclus dans un bâti-support qui possède toutes les glissières nécessaires au mouvement des rouleaux centraux et latéraux.Of course, the above-described assembly of the four rollers is included in a support frame which has all the slides necessary for the movement of the central and lateral rollers.
De plus, le bâti est équipé d'un palier basculant latéral articulé autour d'un axe de manoeuvre par un vérin. Cet ensemble de paliers basculants est situé dans l'axe d'un bâti et permet de dégager le palier coulissant du rouleau central supérieur de façon à pouvoir servir, dans l'ensemble des quatre rouleaux précités, une tôle roulée entièrement fermée.In addition, the frame is equipped with a lateral tilting bearing articulated around an operating axis by a jack. This set of tilting bearings is located in the axis of a frame and allows the sliding bearing to be released from the upper central roller so as to be able to serve, in all of the above four rollers, a fully closed rolled sheet.
Dans la pratique actuelle, le réglage de la machine et, en particulier, la position du rouleau latéral assurant l'obtention d'un rayon théorique de la tôle, sont commandés manuellement par un opérateur qui, malgré son expérience, n'obtient un travail satisfaisant qu'après un long temps de travail. Par conséquent, le prix de revient est extrêmement élevé. Ceci est dû également au fait que les non-homogénéités du métal à cintrer, les écarts d'épaisseur de la tôle dus aux erreurs de laminage, la modification des caractéristiques du métal pendant le cintrage, le fait que l'on travaille au-delà de la limite élastique du matériau, font, d'une part, que le rayon réellement obtenu n'est pas celui commandé et, d'autre part, que l'on constate, très souvent, une évolution réellement importante, évolution que l'on peut qualifier d'écarts entre un rayon maximum et un rayon minimum reliés réellement et qu'ainsi il est nécessaire de rattraper ces erreurs par des passes latérales nombreuses effectuées à petite vitesse de la machine avec cependant un résultat final qui serait entaché de défauts non négligeables.In current practice, the adjustment of the machine and, in particular, the position of the lateral roller ensuring the obtaining of a theoretical radius of the sheet, are controlled manually by an operator who, despite his experience, does not get a job satisfactory only after a long time of work. Consequently, the cost price is extremely high. This is also due to the fact that the non-homogeneities of the metal to be bent, the differences in sheet thickness due to rolling errors, the modification of the characteristics of the metal during bending, the fact that we work beyond of the elastic limit of the material, make, on the one hand, that the radius actually obtained is not that ordered and, on the other hand, that one very often notes a really important evolution, evolution that the we can qualify deviations between a maximum radius and a minimum radius actually connected and that thus it is necessary to make up for these errors by numerous lateral passes carried out at low speed of the machine with, however, a final result which would be tainted by faults not negligible.
Cet état de la technique antérieure montre une insuffisance de qualité de travail de la machine malgré l'intervention d'un spécialiste hautement qualifié.This state of the prior art shows an insufficient quality of work of the machine despite the intervention of a highly qualified specialist.
Il est donc apparu nécessaire de remédier à ces inconvénients majeurs du fait des cahiers des charges très stricts apparus récemment pour les constructions navales.It therefore appeared necessary to remedy these drawbacks major due to the very strict specifications recently appeared for shipbuilding.
La présente invention a donc pour objet de rendre la commande de la machine pratiquement automatique de façon qu'on obtienne, à partir des données numériques par une manoeuvre de passes, des pièces usinées correctement quels que soient les défauts du matériau et quelle que soit la forme désirée pouvant être cylindrique ou tronconique, de la tôle ainsi travaillée.The object of the present invention is therefore to make the control of the machine practically automatic so that, from the digital data, one obtains parts machined correctly, whatever the defects of the material and whatever the desired shape can be cylindrical or frustoconical, of the sheet thus worked.
Conformément à l'invention, la machine à commande automatique à rouler les tôles comprenant au moins deux rouleaux centraux convenablement entraînés, réglables en hauteur et pouvant être déplacés axialement pour permettre de dégager l'objet fini est caractérisée en ce qu'en combinaison avec ces rouleaux centraux sont placés, d'une manière connue en soi, des rouleaux latéraux pouvant être positionnés dans l'espace à l'aide de vérins, ce positionnement étant en permanence enregistré par des capteurs travaillant en liaison avec un calculateur et des palpeurs constitués par des vérins dont chaque tige est munie, à sa partie supérieure, de galets de façon à obtenir la position de ces palpeurs au moyen de capteurs numériques ou analogiques donnant des informations comparées aux consignes provenant du calculateur afin de positionner correctement les rouleaux latéraux pour rouler la tôle au rayon prévu dans une tolérance donnée, de calibrer les défauts inhérents à la tôle à une valeur donnée ou de rouler des cônes si nécessaire.According to the invention, the machine with automatic control for rolling the sheets comprising at least two suitably driven central rollers, adjustable in height and able to be moved axially to allow the finished object to be released is characterized in that in combination with these central rollers are placed, in a manner known per se, lateral rollers which can be positioned in space using cylinders, this positioning being permanently recorded by sensors working in connection with a computer and probes constituted by cylinders each rod of which is provided, at its upper part, with rollers so as to obtain the position of these probes by means of digital or analog sensors giving information compared with the instructions coming from the computer in order to correctly position the lateral rollers for rolling the sheet metal at the radius provided within a given tolerance, to calibrate the defects inherent in the sheet metal at a given value o u roll cones if necessary.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'un des rouleaux centraux (rouleau inférieur) est monté dans des paliers pouvant coulisser verticalement sous l'action de vérins pour obtenir un effort constant et uniforme à partir des consignes élaborées par le calculateur.According to another characteristic of the invention, one of the central rollers (lower roller) is mounted in bearings which can slide vertically under the action of jacks to obtain a constant and uniform force from the instructions produced by the computer.
Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.Various other characteristics of the invention will also emerge from the detailed description which follows.
Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé.
- La fig. 1 est une élévation, partie en coupe schématique, des passes de la machine.
- La fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1.
- La fig. 3 est un schéma de la commande automatique de la machine.
- Fig. 1 is an elevation, partly in schematic section, of the machine passes.
- Fig. 2 is a section along line II-II of FIG. 1.
- Fig. 3 is a diagram of the automatic control of the machine.
A la fig. 1, qui est une coupe partielle très schématique suivant la ligne I-I de la fig. 2, on a représenté les deux rouleaux centraux 1, 2, le rouleau 1 dit supérieur et le rouleau 2 dit inférieur. Le rouleau supérieur 1 est monté dans des paliers 3, 4 qui sont solidaires du bâti, non représenté, de la machine et calculés de façon à résister aux efforts auxquels est soumis, volontairement le rouleau supérieur.In fig. 1, which is a very schematic partial section along the line I-I of FIG. 2, there is shown the two
Comme cela est visible à la fig. 2, on peut, à l'aide du vérin à double effet 5, régler la position du palier 4 pour des opérations qui seront décrites ci-dessous.As can be seen in fig. 2, it is possible, using the double-acting cylinder 5, to adjust the position of the
Le rouleau supérieur est monté sur un arbre d'entraînement 6 dont les extrémités reposent dans les paliers 3 et 4.The upper roller is mounted on a drive shaft 6, the ends of which rest in the
De plus, l'une des extrémités de l'arbre d'entraînement 6 porte un organe 7 permettant de relier l'arbre 6 à un élément moteur. Le rouleau inférieur 2 repose, par l'intermédiaire de l'arbre 8, dans des paliers 9, 10 qui sont supportés par les tiges 11, 12 des vérins à double effet 13, 14 solidaires du bâti de la machine. Ainsi, on peut utiliser, verticalement par l'intermédiaire des paliers 9, 10 et de l'arbre 8 le rouleau inférieur 2.In addition, one of the ends of the drive shaft 6 carries a member 7 for connecting the shaft 6 to a motor element. The
Comme dans le cas présent, il est possible parfois d'entraîner le rouleau inférieur 2 à l'aide du vérin 14.As in the present case, it is sometimes possible to drive the
De plus, un vérin à double effet 15, placé sur le côté latéral du bâti de la machine et articulé sur celui-ci, présente un axe 16 qui permet, par sa tige de vérin 15a, de déplacer, à l'aide d'un axe 17, le palier 3 de façon à dégager le rouleau supérieur 1 et l'amener dans une position permettant l'extraction lorsque les passes de travail sont finies dans l'anneau réalisé à l'aide de la tôle 20.In addition, a double-acting
La description, qui précède, permet d'indiquer que les rouleaux centraux 1 et 2, situés dans un même plan vertical, pincent la tôle 20 à rouler avec un effort que l'on peut doser puisque cet effort est fonction de la pression des tiges de vérin 11, 12 qui déplacent le rouleau central inférieur 2 de façon à ce que les génératrices de ces rouleaux soient toujours parallèles. La pression hydraulique d'alimentation des vérins à double effet 13, 14 peut varier aisément et permet donc le dosage de l'effort de pincement de la tôle 20. De plus, le pincement ainsi obtenu, permet l'entraînement de la tôle 20 suivant sa longueur et dans un plan horizontal par frottement entre les deux rouleaux centraux inférieur 2 et supérieur 1 car ceux-ci, comme cela a déjà été indiqué, sont équipés de moyens de rotation, tels que moteurs électriques, hydrauliques ou autres.The above description indicates that the
La machine comporte en plus et comme cela est visible à la fig. 1 deux rouleaux latéraux 21, 22 qui sont disposés symétriquement de part et d'autre des rouleaux centraux 1, 2. les rouleaux latéraux 21, 22 sont mobiles suivant une direction oblique par rapport au plan présenté par les axes des deux rouleaux centraux comme cela est parfaitement visible à la fig. 1.The machine also has and as shown in fig. 1 two
Deux couples de vérins hydrauliques 23, 24 (un seul des des vérins de chaque couple est représenté à la fig. 1) attelés chacun au palier de l'un des rouleaux latéraux 21, 22 permettent de positionner parallèlement ces rouleaux par rapport au couple des rouleaux centraux 1, 2. L'ensemble des quatre rouleaux 1, 2, 21, 22 est, comme déjà indiqué, inscrit dans un bâti supérieur dont une partie 25 est représentée à la fig. 2, ce bâti-support étant équipé des glissières nécessaires au mouvement des rouleaux 1, 2, 21, 22 sous l'effet des vérins 13, 14, 23, 24.Two pairs of
Comme déjà indiqué, ce bâti est, de plus, équipé d'un palier basculant 3 (voir fig. 1) articulé autour d'un axe 25 et manoeuvré par le vérin à double effet 15. Cet ensemble de paliers basculants est situé dans l'axe du bâti, il permet donc de dégager le palier coulissant 6a logé dans le palier basculant 3 du rouleau supérieur 1 afin de pouvoir sortir, de l'ensemble des rouleaux centraux 1, 2 une tôle roulée, entièrement fermée. Le vérin à double effet 5 du palier 4 fixé à l'une de ses extrémités 5a au bâti de la machine, permet de faire basculer l'ensemble du rouleau central supérieur 1 autour d'un axe 26 schématisé à la fig. 2, afin de faciliter la manoeuvre de dégagement d'une tôle roulée fermée, après que le palier 3 ait été basculé par le vérin 15. Les paliers d'extrémité de chacun des rouleaux centraux 1, 2 sont coulissants et équipés de rotules, ce qui permet éventuellement de les incliner par rapport à l'horizontale.As already indicated, this frame is, moreover, equipped with a tilting bearing 3 (see fig. 1) articulated around an
La tôle pincée 20 entre les rouleaux centraux 1, 2 est pliée au moyen de l'un quelconque des rouleaux latéraux 21, 22 qui sont poussés par les paires de vérins 23, 24. L'effort de poussée F1 (voir fig. 1) des rouleaux latéraux utilisés, dans le cas présent le rouleau 21, généré au moyen de ces vérins de manoeuvre crée un moment fléchissant dont la valeur est Fxd et plie donc la tôle 20 à l'encastrement des rouleaux centraux 1,2. La rotation opposée des deux rouleaux centraux 1,2 qui pincent la tôle 20 entraîne la tôle suivant une direction déteminée .The pinched
Après pliage, le maintien en position du rouleau latéral utilisé (rouleau 21) associé à la rotation des deux rouleaux centraux 1, 2 permet d'obtenir un rayon de roulage théorique R, fonction de la position x du rouleau latéral 21.After folding, keeping the side roller used in position (roller 21) associated with the rotation of the two
Comme il a déjà été indiqué, la position latérale du rouleau 21 assurant l'obtention du rayon théorique est actuellement commandée par l'opérateur.As already indicated, the lateral position of the
Cependant, les non-homogénéités du métal à cintrer, les écarts d'épaisseur de la tôle dus aux erreurs de laminage, la modification des caractéristiques du métal pendant le cintrage, le fait que l'on travaille au-delà de la limite élastique du matériau font, d'une part, que le rayon réellement obtenu n'est pas celui commandé et, d'autre part, qu'on constate une ovalisation relativement importante (écart entre rayon maximum et rayon minimum roulé réellement) qu'il est nécessaire de rattraper par des "passes" locales nombreuses, effectuées à petite vitesse.However, the non-homogeneities of the metal to be bent, the differences in sheet thickness due to rolling errors, the modification of the characteristics of the metal during bending, the fact that one works beyond the elastic limit of the material make, on the one hand, that the radius actually obtained is not that ordered and, on the other hand, that one notes a relatively important ovalization (difference between maximum radius and minimum radius actually rolled) that it is necessary to catch up with numerous local "passes", carried out at low speed.
Le résultat final obtenu reste cependant entaché de défauts non négligeables.The final result, however, remains marred by significant flaws.
L'originalité du système de roulage à commande automatique proposé consiste à utiliser des palpeurs 30a, 30b fixés sur le bâti non représente et situés de part et d'autre du rouleau central inférieur 2 par exemple entre ce rouleau central 2 et les rouleaux latéraux 21, 22. On peut bien sûr utiliser plusieurs palpeurs 30a et 30b disposés selon la largeur de la tôle à rouler.The originality of the proposed automatically controlled rolling system consists in using
Pour simplifier, la description sera faite avec un seul palpeur 30a et un seul 30b situés à mi-largeur de la tôle. Ces palpeurs sont constitués par exemple par des vérins 31, 32 à commande hydraulique équipés d'une roulette 33, 34 en bout de tige. Les vérins peuvent être déplacés vers le haut ou le bas, soit pour mettre leur roulette d'extré mité en contact avec l'extérieur de la tôle, soit pour être effacés.To simplify, the description will be made with a
Leur position en altitude est enregistrée au moyen de capteurs (numérique ou analogique) 35a, 35b.Their altitude position is recorded by means of sensors (digital or analog) 35 a , 35 b .
lorsque les roulettes 33, 34 sont en contact avec la tôle 20 on maintient la pression d'huile dans le sens "mise en place" de sorte que la roulette 33 ou 34 reste en contact avec la tôle 20 à tout instant quelles que soient les irrégularités (bosses, creux, faux rond) de la tôle 20.when the
L'effort de contact des roulettes 33, 34 sur la tôle 20 est calculé de façon que la déformation résultante de la tôle soit négligeable (quelques kilos).The contact force of the
La première passe de roulage est effectuée avec une position X₁ de rouleau latéral 21 fixe correspondant à un rayon R₁ donné, ce rayon étant plus grand que le rayon final Rr à obtenir. les palpeurs 30a, 30b sont alors effacés.The first rolling pass is carried out with a position X₁ of
Cette passe effectuée, le rouleau latéral utilisé est dégagé de façon à libérer la tôle cintrée, celle-ci restant cependant pincée entre les rouleaux centraux 1, 2. Les deux palpeurs 30a et 30b sont alors mis au contact de la face extérieure de la tôle, et on fait défiler celle-ci au moyen de moteurs d'entraînement 7, 14. De même qu'à toute position X du rouleau latéral correspond un rayon théorique Rt, à toute cote z du palpeur correspond un rayon Rr réel (puisque la tôle 20 n'est plus soumise à effort). Dans ces conditions on enregistre sur toute la longueur de la tôle, la valeur du rayon de cintrage instantané Ri.Once this pass has been made, the lateral roller used is released so as to release the curved sheet metal, the latter however remaining pinched between the
Les écarts de Ri par rapport au rayon de cintrage commandé sont calculés à partir de leur mesure et mémorisés et vont servir dans la passe future à asservir la position x₂ du (ou des) rouleaux latéraux 21 et 22 de façon à réduire ou supprimer les écarts de géométrie enregistrés.The deviations of R i from the controlled bending radius are calculated from their measurement and stored and will be used in the future pass to control the position x₂ of the (or)
Pour la passe suivante, on détermine donc une nouvelle position x₂ du rouleau latéral considéré pour obtenir un nouveau rayon R₂ théorique, < R₁. On ajoute à tout instant pendant que la tôle défile, à la valeur de x₂ ainsi établie, les écarts correspondant aux valeurs mémorisées lors de la première passe par le moyen des capteurs, pondérés d'un certain coefficient. On effectue la deuxième passe en asservissant la position du rouleau latéral et l'on fait un nouveau relevé du profil réel par les capteurs. On enregistre à nouveau les écarts instantanés qui vont servir à corriger la position du rouleau lors de la troisième passe et ainsi de suite jusqu'à l'obtention du rayon final.For the next pass, a new position x₂ of the lateral roller considered is therefore determined to obtain a new theoretical radius R₂, <R₁. The deviations corresponding to the values memorized during the first pass by means of the sensors, weighted by a certain coefficient, are added at any time while the sheet is running, at the value of x₂ thus established. The second pass is performed by controlling the position of the lateral roller and a new reading of the real profile is made by the sensors. The instantaneous deviations are again recorded which will serve to correct the position of the roller during the third pass and so on until the final radius is obtained.
L'asservissement des rouleaux latéraux est réalisé de la façon suivante :
- 1) à chacun des rouleaux 21
et 22 sont respectivement associés deux capteurs 40a, 41a, 41b qui représentent la position x de chacun des rouleaux 21, 22. Cette disposition permet d'obtenir de façon précise l'horizontalité des rouleaux;40b et - 2) en fonction des données géométriques de la machine et du numéro n de la passe à réaliser, un calculateur numérique 50 (fig. 3) calcule le rayon théorique Rn à obtenir. Ce calcul est effectué selon une loi dite "de convergence" de forme exponentielle décroissante, qui permet de se rapprocher du rayon final Rf à rouler en fonction du numéro de la passe.
On peut fixer le nombre de passes n par l'intermédiaire de la loi de convergence.
Les caractéristiques de la tôle, le nombre de passes, le rayon final et les tolérances sont introduits dans le calculateur 50 par l'entrée 60 (voir fig. 3) ; - 3) selon une loi mathématique fixée par la géométrie de la machine et de ses accessoires, le calculateur établit ensuite, pour chaque rayon théorique Rn à obtenir la consigne théorique fixé Xn de position du rouleau correspondante :
- 4) pendant le roulage de la passe n, à la consigne principale Xn est superposée une consigne variable de correction α E(n-1)i, qui représente, pour chaque point du profil de la tôle 20, une partie de la valeur E(n-1)i mémorisée, correspondant à l'écart enregistré à la passe (n-1) précédente par les palpeurs entre le rayon théorique R(n-1) et le rayon réel R(n-1)i. Cet écart est fonction de la position i de la tôle 20 par rapport à l'endroit où elle est pincée ;
- 5) les valeurs de E (n-1)i correspondent en tout point au profil roulé, à la moyenne arithmétique des écarts entre le rayon théorique R(n-1) et le rayon réel instantané R(n-1)i. Ces écarts sont calculés par le calculateur 50 à partir des valeurs R(n-1)i₁ et R(n-1)i₂, mesurées simultanément par les deux palpeurs 30a, 30b tout au long de la tôle. Cette disposition permet de limiter toute erreur de mesure due aux mouvements irréguliers de la tôle pendant la translation "à vide", et/ou à l'effet du poids propre de la tôle dont le centre de gravité se déplace pendant la translation.
Ces écarts sont ensuite mémorisés. Ainsi que dit ci-dessus, les valeurs enregistrées de E(n-1) sont transformées en consignes de correction αE(n-1)i pour tenir compte de la loi de convergence, du numéro de la passe et de la géométrie de la machine ; - 6) de même les mesures effectuées par les deux palpeurs 30a, 30b à la passe n permettent de calculer par des relations géométriques simples, le rayon instantané en tout point et le rayon moyen réel correspondant R(n)i.
- 7) la comparaison entre le rayon final Rf entré comme donnée dans le calculateur 50 et le rayon R(n)i arrête le cycle de convergence lorsque l'écart est inférieur à une valeur fixée à l'avance (tolérance admise sur le rayon) ;
- 8) de même, le cycle d'asservissement des rouleaux est stoppé lorsque la valeur E(n), représentant la moyenne arithmétique des valeurs E(n)i le long de la tôle, est inférieure à une valeur référence fixée à l'avance (tolérance d'ovalisation). E(n) représente l'écart entre R(n) et R(n)i à la passe n.
- 1) each of the
21 and 22 is respectively associated with tworollers 40 a , 40 b and 41 a , 41 b which represent the position x of each of thesensors 21, 22. This arrangement makes it possible to obtain precisely the horizontality rollers;rollers - 2) as a function of the geometric data of the machine and of the number n of the pass to be produced, a digital computer 50 (fig. 3) calculates the theoretical radius R n to be obtained. This calculation is carried out according to a law known as "of convergence" of decreasing exponential form, which makes it possible to approach the final radius R f to roll according to the number of the pass.
One can fix the number of passes n via the law of convergence.
The characteristics of the sheet, the number of passes, the final radius and the tolerances are introduced into thecomputer 50 via input 60 (see fig. 3); - 3) according to a mathematical law fixed by the geometry of the machine and its accessories, the computer then establishes, for each theoretical radius R n to obtain the fixed theoretical setpoint X n of position of the corresponding roller:
- 4) during the running of the pass n , on the main setpoint X n is superimposed a variable correction setpoint α E (n-1) i, which represents, for each point of the profile of the
sheet 20, a part of the value E (n-1) i stored, corresponding to the difference recorded on the previous pass (n-1) by the probes between the theoretical radius R (n-1) and the real radius R (n-1) i. This difference is a function of the position i of thesheet 20 relative to the place where it is pinched; - 5) the values of E (n-1) i correspond at all points to the rolled profile, to the arithmetic mean of the differences between the theoretical radius R (n-1) and the instantaneous real radius R (n-1) i. These differences are calculated by the
computer 50 from the values R (n-1) i₁ and R (n-1) i₂, measured simultaneously by the two 30 a , 30 b throughout the sheet. This arrangement makes it possible to limit any measurement error due to the irregular movements of the sheet during the "unladen" translation, and / or to the effect of the self-weight of the sheet whose center of gravity moves during translation.feelers
These differences are then memorized. As said above, the recorded values of E (n-1) are transformed into correction instructions αE (n-1) i to take account of the law of convergence, the number of the pass and the geometry of the machine; - 6) in the same way the measurements carried out by the two
30 a , 30 b with the pass n make it possible to calculate by relations simple geometric, the instantaneous radius at any point and the corresponding real mean radius R (n) i.probes - 7) the comparison between the final radius R f entered as given in the
computer 50 and the radius R (n) i stops the convergence cycle when the difference is less than a value fixed in advance (tolerance allowed on the radius ); - 8) likewise, the control cycle of the rollers is stopped when the value E (n), representing the arithmetic mean of the values E (n) i along the sheet, is less than a reference value fixed in advance (ovalization tolerance). E (n) represents the difference between R (n) and R (n) i at pass n .
Pendant le roulage, la réalisation d'un cylindre non gauche nécessite d'avoir un effort de pincement de la tôle constant et uniforme sur la longueur de la tôle.During rolling, the production of a non-left cylinder requires having a constant and uniform pinching force on the sheet over the length of the sheet.
Dans le cas où cet effort n'est pas uniforme ou est mal déterminé, on roule un cône ou un tonneau, ou on lamine la tôle.In the event that this force is not uniform or is poorly determined, a cone or a barrel is rolled, or the sheet is rolled.
L'effort de pincement est fonction de l'épaisseur de la tôle à rouler, de sa largeur et de la qualité de l'acier.The pinching force depends on the thickness of the sheet to be rolled, its width and the quality of the steel.
Le réglage de cet effort est actuellement comme déjà indiqué effectué au moyen de soupapes des sûreté commandées par l'opérateur , séparément en général pour chaque côté.The adjustment of this effort is currently, as already indicated, carried out by means of safety valves controlled by the operator, generally separately for each side.
Cette disposition peut entraîner dans de nombreux cas des erreurs (réglages différents entre les deux soupapes, mauvais réglage par rapport aux caractéristiques de la tôle, etc.) qui se traduisent par les défauts cités ci-dessus.This arrangement can in many cases lead to errors (different settings between the two valves, incorrect setting in relation to the characteristics of the sheet, etc.) which result in the faults mentioned above.
La machine proposée comporte donc un asservissement de l'effort de pincement réalisé de la façon suivante.The proposed machine therefore includes a servo of the pinching force carried out in the following manner.
Le rouleau central inférieur 2 mobile est équipé de deux vérins 13 et 14. Chaque section de vérins soumise à la pression est équipée d'un capteur de pression 61a, 61b (voir fig. 2).The movable lower
En fonction des caractéristiques de la tôle entrées comme données dans le calculateur 50, celui-ci établit à partir de relations simples une consigne de pression Po, image de l'effort de pincement. Cette consigne est comparée à la pression réelle Pr mesurée par le capteur 61a ou 61b. Depending on the characteristics of the sheet metal entered as data in the
L'écart entre Po et Pr permet de commander une servo-valve 62 ou 63 qui alimente le vérin 13 ou 14 ou évacue l'huile sous pression pour maintenir la pression constante.The difference between P o and P r makes it possible to control a servo-
L'un des vérins peut recevoir en plus une consigne additionnelle extérieure 70 qui permet par exemple de redresser une tôle qui aurait été roulée en cône ou gauche. Cette consigne additionnelle permet de modifier la pression du circuit incriminé en plus ou en moins par rapport à la pression calculée.One of the jacks can also receive an additional
Cette machine peut également rouler des cônes par inclinaison du rouleau latéral de cintrage par rapport à l'horizontale. Pour cela, les consignes de position xn imposées à chaque vérin du même rouleau sont différentes, et résultent d'un calcul mathématique simple établi en fonction des données géométriques de la machine et résolu par le calculateur.This machine can also roll cones by tilting the lateral bending roller with respect to the horizontal. For this, the position setpoints x n imposed on each cylinder of the same roller are different, and result from a simple mathematical calculation established according to the geometric data of the machine and solved by the computer.
Une commande manuelle modifiant l'une des deux consignes xn de position des deux vérins de commande d'un même rouleau permet également de réaliser des cônes par l'opérateur indépendamment du calculateur (flèches F₁₀ et F₁₁ - Fig. 3).A manual control modifying one of the two set points x n of position of the two control cylinders of the same roller also makes it possible to produce cones by the operator independently of the computer (arrows F₁₀ and F₁₁ - Fig. 3).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
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ITCL | It: translation for ep claims filed |
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STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
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18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 19900220 |
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RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: L'AUTRE INVENTEUR A RENONCE A SA DESIGNATION. Inventor name: BERNE, JEAN |