EP1110892A1 - Procédé de manutention de feuilles métalliques - Google Patents

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EP1110892A1
EP1110892A1 EP99204390A EP99204390A EP1110892A1 EP 1110892 A1 EP1110892 A1 EP 1110892A1 EP 99204390 A EP99204390 A EP 99204390A EP 99204390 A EP99204390 A EP 99204390A EP 1110892 A1 EP1110892 A1 EP 1110892A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal sheets
sheets
trains
rotary means
handling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99204390A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Léon Crosset
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nv Union Miniere Sa
Umicore NV SA
Original Assignee
Nv Union Miniere Sa
Union Miniere NV SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Nv Union Miniere Sa, Union Miniere NV SA filed Critical Nv Union Miniere Sa
Priority to EP99204390A priority Critical patent/EP1110892A1/fr
Priority to AU23688/01A priority patent/AU2368801A/en
Priority to PCT/EP2000/013175 priority patent/WO2001046052A1/fr
Priority to ARP000106757A priority patent/AR027018A1/es
Publication of EP1110892A1 publication Critical patent/EP1110892A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H29/00—Delivering or advancing articles from machines; Advancing articles to or into piles
    • B65H29/68—Reducing the speed of articles as they advance

Definitions

  • Electrolysis is a commonly used process for the recovery and purification of non-ferrous metals: the metal is deposited under the effect of a current electric on both sides of a metal sheet used as support and called cathode. In the case of zinc metallurgy for example, the metal is deposited on a aluminum cathode.
  • the leaves are removed from the cathode by stripping the deposit, that is to say by tearing the semi-rigid metal sheets from their support.
  • the present invention concerns the evacuation and transport of metallic sheets once they have been torn from the cathode.
  • the stripping of the two faces of a cathode produced is two sheets metal that will be handled independently of each other, or only one metallic sheet composed of two superimposed thicknesses joined together by a metal bridge along one of the edges, and which will be handled as such.
  • This bridge metallic corresponds to the electrolytic deposit which forms on the edge at the bottom of the cathode when the latter is not provided with an insulating strip.
  • the evacuation system is therefore able to process both a single sheet and a double sheet.
  • Another technique is to drop the metal foil directly on a rubber conveyor belt without braking, checking or deflect it.
  • the rubber band alternately scrolls in both directions over a short distance to allow head-to-tail stacking.
  • Evacuation is by a band receiving conveyor leading to a fast conveyor belt which, thanks to its speed high, allows metal sheets to be thrown and stacked on a table elevating. This technique is described in patent EP 767256 B1.
  • the legislations are more and more restrictive. Through example in the United States, the noise level cannot exceed 85 dBA equivalent; in Europe, the accepted levels (Standard 86/188 / EEG) are 90 dBA equivalent on one working day, or 8 hours if the work is done on an 8-hour shift. In many current installations, values are still frequently measured that greatly exceed these levels.
  • a method of handling metal sheets through one or more several consecutive trains of opposite cylindrical rotary means comprising the steps of receiving the sheets between these rotary cylindrical means opposite and braking of the sheets by these cylindrical rotary means, the spacing between the opposite cylindrical means being less than the minimum thickness of the sheets, the peripheral surfaces of these cylindrical means comprising a material elastic, the peripheral speed of these cylindrical means being essentially equal to the speed of the metal sheets upon receipt of the sheets by these means, and the peripheral speed decreasing from said reception speed to the exit speed of leaves.
  • the speed of exit from the sheet of a train previous must be adapted to the speed of entry of a following train; in case there is only one train, or, at the end of the last train, this speed must be such that the sheet metal comes into contact with the receiving means without generating excessive noise.
  • this invention therefore allows a reduction significant noise to stay at acceptable noise levels.
  • the invention has also as advantages the simplicity of the train mechanics, the accessibility to any metal sheets blocked in the system, great ease maintenance and the low cost of maintenance. Sheet speed can be adjusted by changing the exit speed of the trains in order to allow to increase the rate of stripping. So the evacuation of the leaves fits into an optimized installation or, for example, the stripping system is set at a rate of 7.5 sec per stripped cathode.
  • the elastic material of the surfaces of contact has noise absorption characteristics and / or is non-slip.
  • the cylindrical means can be in the form of tubes coated with material elastic like rubber. Other materials are described in the objects of the following invention.
  • the method of handling metal sheets is characterized in that the trains of opposite cylindrical rotary means are mounted on two parallel axes each equipped with several wheels. It is important that the guiding of the metal sheets is very simple. For this, it suffices to mount several rotary means, preferably wheels, and for example two on each side of the sheets to be treated. As the cylindrical rotary means must slow down the sheets, it is certain that the braking force required by cylindrical rotary means, which is all the greater the heavier the sheet, is lower if the total braking force is distributed among several cylindrical rotary means.
  • Each train can be fitted with a detection device to detect the presence metal sheets which enter the train before they come into contact with the means cylindrical and to allow the slowdown phase to be triggered after taking metal sheet control.
  • the trains can be adjusted for adjust the speed of the wheels according to the known falling height of the leaves, characteristic specific to the stripping line; thus it becomes possible to eliminate the driving of the wheels by the metal or the sliding of the metal between the wheels, which would cause either rapid wear of the elastic material due to friction, or a less efficient operation. It is indeed important to regulate the speed of the wheels depending on the height of leaf fall to be able to control and slow down this fall.
  • a metal sheet handling process characterized in that the sheets from a previous train to a next train while staying in contact with the rotary means of each of these trains for a limited time.
  • the process for handling sheets metallic is characterized in that one or more trains have a system of pivoting of the cylindrical rotary means, said pivoting being effected around a axis parallel to and located at equal distance from the axes of rotation of the rotary means opposites.
  • This system allows you to change the inclination of the leaves in order to evacuate them easily on a conveyor belt which is normally below the transport device and which is generally oriented horizontally.
  • it is possible to deposit on the strip conveyor of the sheets which follow each other but whose thick part is alternately at the front and at the rear, which allows two plates to be stacked successive head to tail. You must be able to alternate the direction of the leaves to stack the leaves with a thick part on a thin part (head to tail) and thus avoid having unbalanced bundles of leaves.
  • the process for handling metal sheets is preferably carried out through two trains of opposite cylindrical rotary means, and is characterized in that only the last of these two trains is equipped with a pivoting system. It is also preferable that, in the handling process, the metal sheets advance under the effect of gravity and enter the first train of opposite cylindrical rotary means in an essentially vertical direction.
  • each train defines a stage, and according to the number of stages, it is necessary to distribute the braking forces.
  • the speed of the first stage must be adjusted according to the height of fall; when the sheet enters the second stage while still having its upper part in the first stage, the speed must be further reduced by applying significant braking.
  • the speed is further reduced to reach the speed that we want to have for depositing the sheet on the conveyor belt.
  • the sheets are introduced at least one by one into the first train of means rotary.
  • the invention makes it possible to receive leaves that would fall freely after leaf removal, so that the first evacuation train catches them instantly.
  • the process for handling sheets metal comprises a step of stacking on a device stacking of sheets fed by the last train of cylindrical rotary means opposites.
  • this stacking device comprises a conveyor belt able to transport sheets in two opposite directions.
  • This faculty of strip allows easy removal of the metal sheet from the cylindrical rotary means of the last train regardless of the inclination of it.
  • the process is designed in such a way that, according to the inclination given to the cylindrical rotary means, the strip goes into the adequate sense to properly take out the sheet.
  • the conveyor belt is normally equipped shock absorbers to avoid dropping the leaves on a rigid support fixed to the frame, to also reduce the height of fall and to avoid letting the sheet strike on a completely horizontal strip.
  • the number of support rollers is important as well as the choice of these support rollers to decrease among other things the noise level. These rolls can be soundproofed.
  • the transport method is characterized in that the last train is equipped with a pivoting system and that the tilting of the pivoting system leads the metal sheets to the conveyor belt of the device stacking so that the angle formed between the sheets and the conveyor belt is less than 90 °.
  • the last train can make it possible to deposit the sheets gently on a conveyor belt by limiting the distance that the upper part of the sheets must travel in order to fall on the conveyor belt, or even up to deposit the sheets almost horizontally on a conveyor belt located next to the last device in the extension of this plan. The closer the angle is to 0 °, the more the sheet will be horizontal and therefore, this sheet will then be deposited on the conveyor belt with a low drop height.
  • the practice requires to keep a compromise to allow a sufficient distance between the devices, to keep a good access and to avoid having to make swivels too fast and too sudden to keep the rate of passage of the sheets in the successive trains.
  • the present invention also relates to an apparatus for handling sheets using one of the methods described above, and the use of this handling for the evacuation of metallic sheets coming from the stripping of the electrolytic deposition on cathodes.
  • a preferred embodiment of the invention consists of a transport method for metallic sheets receiving the metallic sheets moved by the force of gravitation in a vertical direction and decreasing the speed of the leaves on contact on pneumatic means, and preferably supplying the sheets to a device stacking.
  • FIGS 1 to 4 show an apparatus for handling metal sheets according to the method described in the invention.
  • the apparatus is composed of several main parts which are the trains (1a, 1b) of cylindrical rotary means and the horizontal conveyor belt (2).
  • the apparatus consists of two stages of trains of cylindrical rotary means only.
  • the two trains are on the same axis (15) and are spaced a length less than the length of the metal sheet.
  • Each train of cylindrical rotary means is equipped with two pairs of rubberized wheels (4) placed face to face and separated by a measure less than the thickness of the metal sheets.
  • the pairs of wheels (4) of the same train (1a, 1b) are placed at a distance less than the width of the metal sheet.
  • the pressure of the wheels is maintained around the normal value used on motor vehicles, because too low a pressure causes a loss of braking efficiency and therefore of control of the fall of the metal sheet.
  • Each train comprises two motors (5), controlled by a variator, a hollow shaft reduction gear (6), as well as an axis on which the two rims (7) are mounted. Reducers and motors are normally dimensioned taking into account the drop height specific to the installation.
  • Motor frequency drives must take into account that the recovery of the energy (potential and kinetic) of the plate must be done very quickly.
  • the drives must be dimensioned large enough to possibly accept heating from continuous use and so for possibly receive heavier double sheets.
  • the parameters used do not must not make the braking too violent. This would cause overcurrents in the variators. Insufficient braking creates unwanted forces on the belt conveyor.
  • a local control box (which is not shown in the figures) having a set of commands allows the unlocking of the sheets in mode manual.
  • the lower gear is mounted on a cradle (10) which is articulated by several jacks (11) synchronized.
  • the cradle can take 3 positions: a horizontal position and two positions with tilting at 45 ° on either side of the horizontal.
  • the mechanism is designed to allow reaching a mechanical stop in each cradle positions.
  • the pivoting of the pivoting system is made thanks to the action of articulated cylinders.
  • These cylinders work in pairs of two cylinders identical mounted end to end. Each couple allows a particularly lengthening precise for the three positions of the cradle: short extension with the two cylinders fully retracted, intermediate extension with a fully retracted cylinder and the other fully extended, long stretch with the two cylinders fully extended.
  • the action of the cylinders is illustrated in Figures 1, 3 and 4.
  • the horizontal conveyor belt (2) is of a length equivalent to twice the length of the metal sheet and the width of the belt is slightly greater than the width of a metal sheet.
  • the strip is preferably made of very thick multilayer polyester. The maintenance of this strip is ensured by intermediate support rollers (12) damped by tensioners (13) with elastic joints. These rollers are filled with material to further reduce the noise of falling metal sheets. These intermediate rollers are distributed under the strip so that the 2 drop-off points (left and right) are made between 2 rollers in order to cushion the contact of the plate on the conveyor.
  • the number of intermediate rollers is normally 4, but can be adapted as appropriate.
  • the strip is equipped with a cleaning device (scraper type) of metal waste which would have been introduced between the strip and the rollers despite the different covers intended to guide this waste and which prevents the metal buds from damaging the cylinders of tape guiding. Guarantors on the edge of the cradle and on the sides of the conveyor belt prevent zinc particles from accumulating in the machine and, ultimately, disturbing its proper functioning.
  • the belt is driven by a geared motor (14) controlled by frequency converter.
  • the main components of the conveyor belt are therefore the gear motor, the belt, and the bearing. Doors and safety grilles are placed to prevent any accident in case of output of sheets out of the machine.
  • the handling process can be divided into four phases described below.
  • Phase 1 When the system starts, the wheelsets are driven at the rate of fall of the pair of metal sheets.
  • the first pair of opposite wheels receives the metal sheets directly under the leaf stripper.
  • the controlled motorization of the two pairs of wheels allows the metal sheet to be braked and evacuated without noise to the second pair of wheels.
  • This first deceleration is of the order of about 15% of the total deceleration that the system must apply to go from the speed of entry of the sheet to the speed of exit required from the sheet.
  • the deceleration applied to each stage also takes into account the braking capacity available at this stage.
  • Phase 2 When the sheet is engaged by the second set of wheels and is therefore maintained by the two trains at the same time, a second deceleration occurs thanks to the controlled motorization of the two sets of wheels. This second deceleration is the most important since it represents approximately 60% of the total deceleration necessary.
  • Phase 3 ( Figure 3): When the sheet has left the top gear, the bottom gear (1b) begins to pivot with the pair of sheets (16) caught between the wheels (4), and the third deceleration is started. This third and final deceleration is around 25% of the total deceleration. While decelerating, pivoting can begin because the metal sheet is no longer taken in the upper cylindrical means train. The direction of rotation is determined so as to place two successive pairs of sheets head to tail. It is asked to cause this pivoting as soon as possible because, thus, the metal sheet is well distributed over its length in the wheels and the weight of the sheet is therefore equally well distributed which limits the overhang. As soon as the sheet has left the upper gear (1a), the speed of this upper gear can return to its initial speed, namely the speed of fall of the metal sheet.
  • the direction of travel of the conveyor belt (2) is adapted to the direction of pivoting from the cradle (10).
  • the exit speeds of the last train, rotation of the cradle and conveyor belt travel are normally coordinated. A good balance allows flexible removal without friction or loss of time.
  • an adequate maximum exit speed could be 1 m / s. Beyond this limit, the impact on the conveyor belt may either generate too much noise, or damaging said band.
  • the ideal exit speed depends on the angle formed between the sheet metal and the conveyor belt on impact: the closer this angle is to 90 °, the lower the exit speed.
  • Phase 4 Once the sheet is placed on the strip, the cradle takes its place. The tape evacuates the sheet. The wheels accelerate until returning to the home speed.
  • Tests were carried out on damaged leaves. They were folded or torn leaves over a significant part of their height. It has been noted that the machine accepts damaged sheets. The folded sheets, even severely, are even straightened after passage. As for the thin sheets, they had a single sheet thickness of ⁇ 2 mm. The double sheet therefore had a thickness of approximately 4 mm, the normal thickness being 14 mm for a double sheet. Thin sheets are easily passed through the device. When such a sheet touches the conveyor belt, it curves (it does not have sufficient rigidity) but resumes its shape immediately after. A thin sheet was strongly folded and passed through without problems. A simple sheet of 2 mm thick also passed through the device without problem, and no winding of the sheet around the wheels was observed.
  • Sheets can go awry in the system, so they hit the guides and progress in the system correctly and are evacuated without problem.
  • Tests were performed with incorrect tire pressure to observe the behavior of the sheet when adhesion is reduced. Deflate the tires to a effect comparable to that caused by mounting tires with too much gap important. As a result, the tires can deflate up to around 1 bar without the handling process being too disturbed.
  • the average noise must be reduced to the normal working time of an operator, i.e. at 8 o'clock.
  • the value of 80 dBA is a value on a single cycle and not an average over 8 hours; the average value is necessarily lower following stops and breaks.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Delivering By Means Of Belts And Rollers (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

Procédé de manutention de feuilles métalliques à travers un ou plusieurs trains consécutifs (1a, 1b) de moyens rotatifs cylindriques opposés comprenant les étapes de réception et de freinage des feuilles par ces moyens rotatifs cylindriques, les surfaces périphériques de ces moyens cylindriques comprenant un matériau élastique. De préférence, les moyens rotatifs cylindriques sont des roues pour véhicules automobiles, équipées de pneumatiques (4).Un ou plusieurs trains disposent d'un système de pivotement (10,11) des moyens rotatifs autour d'un axe parallèle aux axes de rotation des moyens rotatifs opposés. Les feuilles (16) sont reçues sur une bande transporteuse (2) de manière telle que l'angle formé entre les feuilles et la bande transporteuse est inférieur à 90°. Un appareil de manutention selon ce procédé est conçu pour travailler à grande vitesse et à un niveau de bruit très faible et est utilisé de préférence pour l'évacuation de feuilles métalliques provenant de l'effeuillage du dépôt électrolytique sur cathodes. <IMAGE>

Description

L'électrolyse est un procédé couramment employé pour la récupération et la purification de métaux non ferreux: on dépose le métal sous l'effet d'un courant électrique sur les deux faces d'une feuille métallique servant de support et appelée cathode. Dans le cas de la métallurgie du zinc par exemple, le métal est déposé sur une cathode en aluminium.
Les feuilles sont enlevées de la cathode par effeuillage du dépôt, c'est-à-dire par l'arrachage des feuilles de métal semi-rigides de leur support. La présente invention concerne l'évacuation et le transport des feuilles métalliques une fois arrachées de la cathode.
Une ligne d'effeuillage comporte généralement plusieurs étapes, décrites ci-après, parmi lesquelles interviennent l'évacuation et le transport des feuilles métalliques:
  • un transporteur de cathodes (avant et après effeuillage), pour recevoir les cathodes à effeuiller, les transporter jusqu'au module d'effeuillage et les stocker avant de les envoyer au brossage,
  • un module d'effeuillage pour amorcer l'effeuillage grâce à des burins et arracher complètement le métal des deux faces de la cathode grâce à des couteaux,
  • un module d'évacuation des feuilles arrachées, généralement situé en dessous du module d'effeuillage pour recevoir et amortir la chute verticale des feuilles de métal arrachées, et pour donner à la feuille de métal une rotation de manière à l'évacuer à plat et horizontalement sur un transporteur,
  • des moyens de réception comportant un transporteur, pour transporter le métal à évacuer,
  • un transporteur tampon pour régulariser le vitesse d'évacuation vers l'étape suivante,
  • une table élévatrice qui permet de constituer des paquets de feuilles métalliques.
Notons que l'effeuillage des deux faces d'une cathode produit soit deux feuilles métalliques qui seront manipulées indépendamment l'une de l'autre, soit une seule feuille métallique composée de deux épaisseurs superposées rendues solidaires par un pont métallique le long d'un des bords, et qui sera manipulée en tant que telle. Ce pont métallique correspond au dépôt électrolytique qui se forme sur l'arête en bas de cathode lorsque cette dernière n'est pas pourvue d'un liteau isolant. Le système d'évacuation est donc capable de traiter aussi bien une feuille simple qu'une feuille double.
Actuellement, la technique généralement utilisée pour évacuer les feuilles métalliques repose sur le principe de la chute libre des feuilles métalliques arrachées. Comme cette chute n'est ni freinée, ni contrôlée, les feuilles métalliques tombent avec la vitesse due à la gravité directement dans un auget en métal. Cet auget, monté sur rails, est mobile pour pouvoir incliner les feuilles dans les 2 sens de façon à permettre un empilage tête-bêche. Les feuilles tombent, puis glissent à grande vitesse vers un chariot. Une fois sur le chariot, les feuilles sont poussées vers une table élévatrice où elles s'empilent en paquets.
Il existe une autre technique qui consiste à laisser tomber la feuille métallique directement sur une bande transporteuse en caoutchouc sans la freiner ni la contrôler ni la dévier. La bande en caoutchouc défile alternativement dans les 2 sens sur une courte distance pour permettre un empilage tête-bêche. L'évacuation se fait par une bande transporteuse réceptrice menant à une bande transporteuse rapide qui, grâce à sa vitesse élevée, permet de lancer les feuilles métalliques et de les empiler sur une table élévatrice. Cette technique est décrite dans le brevet EP 767256 B1.
Les techniques décrites ci-dessus freinent les cadences rapides d'effeuillage de cathodes et sont surtout extrêmement bruyantes.
Concernant les cadences du cycle d'effeuillage, notons qu'une technologie d'électrolyse zinc récente mais répandue est la technologie "Super Jumbo". La cadence actuellement atteinte par cette technologie correspond à une cathode effeuillée toutes les 12 à 14 secondes. Ceci est pourtant considéré comme trop lent compte tenu des progrès réalisés dans les autres sections de l'électrolyse.
Concernant le niveau de bruit, les législations sont de plus en plus contraignantes. Par exemple aux Etats Unis, le niveau sonore ne peut pas dépasser 85 dBA équivalent; en Europe, les niveaux acceptés (Norme 86/188/EEG) sont de 90 dBA équivalent sur une journée de travail, soit sur 8 heures si le travail s'effectue sur un poste de 8 heures. Dans beaucoup d'installations actuelles, on mesure encore fréquemment des valeurs qui dépassent largement ces niveaux.
Les technologies existantes présentent donc deux problèmes majeures :
  • le bruit engendré par la chute et l'empilage des feuilles métalliques est trop important,
  • la cadence est limitée et l'évacuation des feuilles métalliques est un goulot d'étranglement de l'installation.
Il est donc clair que, dans l'intérêt des travailleurs et de 1 'économie du procédé d'effeuillage, la conception de nouvelles méthodes d'évacuation des feuilles métalliques constituerait un progrès important. Les problèmes mentionnés ci-dessus ont été résolus par la présente invention.
Selon l'invention, un procédé de manutention de feuilles métalliques à travers un ou plusieurs trains consécutifs de moyens rotatifs cylindriques opposés est proposé, comprenant les étapes de réception des feuilles entre ces moyens rotatifs cylindriques opposés et de freinage des feuilles par ces moyens rotatifs cylindriques, l'écartement entre les moyens cylindriques opposés étant inférieur à l'épaisseur minimale des feuilles, les surfaces périphériques de ces moyens cylindriques comprenant un matériau élastique, la vitesse périphérique de ces moyens cylindriques étant essentiellement égale à la vitesse des feuilles métalliques à la réception des feuilles par ces moyens, et la vitesse périphérique diminuant de ladite vitesse de réception à la vitesse de sortie des feuilles. Au cas ou il y a plusieurs trains, la vitesse de sortie de la feuille d'un train précédent doit être adaptée a la vitesse d'entrée d'un train suivant; au cas ou il n'y a qu'un seul train, ou, à la sortie du dernier train, cette vitesse doit être telle que la feuille métallique entre en contact avec les moyens de réception sans générer de bruit excessif.
Par rapport aux procédés traditionnels, cette invention permet donc une réduction importante du bruit pour rester à des niveaux sonores acceptables. L'invention a également comme atouts la simplicité de la mécanique des trains, l'accessibilité aux éventuelles feuilles métalliques bloquées dans le système, une grande facilité d'entretien et le faible coût de la maintenance. La vitesse de passage des feuilles métalliques peut être réglée en changeant la vitesse de sortie des trains afin de permettre d'augmenter la cadence de l'effeuillage. Ainsi l'évacuation des feuilles s'insère dans une installation optimalisée ou, par exemple, le système d'effeuillage est réglé à une cadence de 7,5 sec par cathode effeuillée.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le matériau élastique des surfaces de contact possède des caractéristiques d'absorption de bruit et/ou soit anti-dérapant. Les moyens cylindriques peuvent se présenter sous forme de tubes revêtus de matériel élastique comme le caoutchouc. D'autres matériaux sont décrits dans les objets de l'invention qui suivent.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens rotatifs cylindriques sont des roues, préférentiellement pour véhicules automobiles, équipées de pneumatiques.
Ces roues offrent l'avantage :
  • d'être peu chères,
  • d'être disponibles dans différentes tailles,
  • de bien résister aux chocs,
  • de pouvoir maintenir le contact avec des surfaces irrégulières,
  • d'avoir une durée de vie remarquable eu égard à l'usage intensif de l'invention,
  • d'avoir un important potentiel de réduction de bruit, car il n'y a pas de choc métal contre métal, ni création d'une caisse de résonance; au contraire, la surface souple permet d'amortir les chocs et même d'accompagner le mouvement en le contrôlant progressivement,
  • de pouvoir absorber les irrégularités des feuilles (épaisseur, imperfections, ...) grâce à la grande souplesse du pneumatique.
La combinaison d'une distance adéquate entre les roues et la souplesse du pneumatique permet un effet d'auto-réglage de l'adhérence. En effet, si une feuille plus épaisse, donc plus lourde, doit passer entre les roues, la pression sur cette feuille sera plus forte car les roues devront s'écraser davantage; de plus la surface de contact augmentera à cause de l'écrasement plus important du pneumatique. L'adhérence augmentera donc et permettra le freinage efficace de ladite feuille plus épaisse et plus lourde.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé de manutention de feuilles métalliques est caractérisé en ce que les trains de moyens rotatifs cylindriques opposés sont montés sur deux axes parallèles équipés chacun de plusieurs roues.
Il est important que le guidage des feuilles métalliques se fasse de façon très simple. Pour cela, il suffit de monter plusieurs moyens rotatifs, de préférence des roues, et par exemple deux de chaque coté des feuilles à traiter. Comme les moyens rotatifs cylindriques doivent ralentir les feuilles, il est certain que la force de freinage nécessaire par moyen rotatif cylindrique, qui est d'autant plus grande que la feuille est lourde, est plus faible si la force totale de freinage est répartie entre plusieurs moyens rotatifs cylindriques.
Chaque train peut être muni d'un dispositif de détection destiné à constater la présence des feuilles métalliques qui entrent dans le train avant leur contact avec les moyens cylindriques et à permettre de déclencher la phase de ralentissement après la prise de contrôle de la feuille métallique. Selon l'invention, les trains peuvent être réglés pour ajuster la vitesse des roues en fonction de la hauteur de chute connue des feuilles, caractéristique propre à la ligne d'effeuillage; ainsi il devient possible d'éliminer l'entraínement des roues par le métal ou le glissement du métal entre les roues, ce qui provoquerait soit une usure rapide du matériau élastique suite aux frictions, soit un fonctionnement moins efficace. Il est en effet important de bien régler la vitesse des roues en fonction de la hauteur de chute des feuilles pour pouvoir contrôler et ralentir cette chute. Pour encore mieux contrôler le parcours des feuilles, il est envisagé un procédé de manutention de feuilles métalliques caractérisé en ce que les feuilles métalliques sont passées d'un train précédent à un train suivant en restant en contact avec les moyens rotatifs de chacun de ces trains pendant un temps limité.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé de manutention de feuilles métalliques est caractérisé en ce que un ou plusieurs trains disposent d'un système de pivotement des moyens rotatifs cylindriques, ledit pivotement s'effectuant autour d'un axe parallèle à et situé à distance égale des axes de rotation des moyens rotatifs opposés. Ce système permet de changer l'inclinaison des feuilles afin de les évacuer facilement sur une bande transporteuse qui se trouve normalement en dessous de l'appareil de transport et qui est généralement orientée de façon horizontale. En permettant le pivotement de deux cotés, il est possible de déposer sur la bande transporteuse des feuilles qui se suivent mais dont la partie épaisse se trouve alternativement à l'avant et à l'arrière, ce qui permet alors d'empiler deux plaques successives en tête-bêche. Il faut pouvoir alterner le sens des feuilles pour empiler les feuilles avec une partie épaisse sur une partie mince (tête-bêche) et éviter ainsi d'avoir des paquets déséquilibrés de feuilles.
Le procédé de manutention de feuilles métalliques se fait de préférence à travers deux trains de moyens rotatifs cylindriques opposés, et est caractérisé en ce que seulement le dernier de ces deux trains est équipé d'un système de pivotement.
Il est aussi préférable que, dans le procédé de manutention, les feuilles métalliques avancent sous l'effet de la gravité et entrent dans le premier train de moyens rotatifs cylindriques opposés dans une direction essentiellement verticale.
En utilisant plusieurs trains dans le procédé de transport selon l'invention, il est possible de limiter l'effort de freinage des feuilles dans chaque train afin qu'une bonne adéquation soit trouvée entre l'investissement mécanique plus complexe et les performances et l'usure des roues de chaque train individuel. En pratique, avec des feuilles se déplaçant à la verticale, chaque train définit un étage, et en fonction du nombre d'étages, il faut répartir les forces de freinage. Avec deux étages par exemple, il faut ajuster la vitesse du premier étage en fonction de la hauteur de chute; lorsque la feuille entre dans le deuxième étage tout en ayant encore sa partie supérieure dans le premier étage, il faut réduire encore la vitesse en appliquant un freinage important. Finalement, lorsque la feuille est uniquement dans le deuxième étage, la vitesse est encore réduite pour atteindre la vitesse que l'on veut avoir pour la dépose de la feuille sur la bande transporteuse.
De plus, en adaptant la distance entre deux trains et donc entre les surfaces de contact des moyens rotatifs, il faut que les feuilles qui sont tenues dans le premier des deux trains successifs, soient toujours maintenues dans celui-ci quand les feuilles rentrent en contact avec les moyens rotatifs du train suivant. Ceci permet de toujours garder le contrôle de la feuille métallique, d'augmenter la vitesse de transport et de mieux régler le fonctionnement de chaque train.
Le procédé peut être adapté d'une telle façon que des feuilles entrant de manière verticale dans le premier train suivent un parcours de quart de cercle ou ellipse pour sortir du dernier train de façon presque horizontale et venir se déposer sur une bande transporteuse.
Dans le système de transport de feuilles métalliques selon l'invention les feuilles métalliques sont introduites au moins une par une dans le premier train de moyens rotatifs. Pour la simplicité de l'installation et afin d'incorporer le procédé de transport de feuilles dans l'ensemble du procédé d'effeuillage, l'invention permet de recevoir des feuilles qui tomberaient librement après l'effeuillage, de façon à ce que le premier train d'évacuation les attrape instantanément.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé de manutention de feuilles métalliques est caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'empilage sur un dispositif d'empilage de feuilles alimenté par le dernier train de moyens rotatifs cylindriques opposés. De préférence, ce dispositif d'empilage comprend une bande transporteuse capable de transporter des feuilles dans deux directions opposées. Cette faculté de la bande permet de sortir facilement la feuille métallique du moyen rotatif cylindrique du dernier train quelle que soit l'inclinaison de celui-ci. Le procédé est conçu de telle sorte que, selon l'inclinaison donnée aux moyens rotatifs cylindriques, la bande aille dans le sens adéquat pour bien sortir la feuille. La bande transporteuse est normalement munie d'amortisseurs pour éviter de laisser tomber les feuilles sur un support rigide fixé au bâti, pour diminuer aussi la hauteur de chute et pour éviter de laisser frapper la feuille sur une bande tout à fait horizontale. Le nombre de rouleaux de support est important ainsi que le choix de ces rouleaux de support pour diminuer entre autres choses le niveau de bruit. Ces rouleaux peuvent être insonorisé.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention encore, le procédé de transport est caractérisé en ce que le dernier train est équipé d'un système de pivotement et que le basculement du système de pivotement conduit les feuilles métalliques vers la bande transporteuse du dispositif d'empilage de telle manière que l'angle formé entre les feuilles et la bande transporteuse est inférieur à 90°.
Le dernier train peut permettre de déposer les feuilles en douceur sur une bande transporteuse en limitant la distance que la partie supérieure des feuilles doit parcourir afin de tomber sur la bande, voire même jusqu'à déposer les feuilles de façon presque horizontale sur une bande transporteuse située à côté du dernier appareil dans le prolongement de ce plan. Plus l'angle sera proche de 0°, plus la feuille sera horizontale et par conséquent, cette feuille sera alors déposée sur la bande transporteuse avec une hauteur de chute faible. La pratique impose de garder un compromis pour permettre une distance suffisante entre les appareils, pour garder un bon accès et éviter de devoir faire des pivotements trop rapides et trop brusques pour garder la cadence de passage des feuilles dans les trains successifs.
La présente invention a aussi pour objet un appareil pour la manutention de feuilles métalliques selon un des procédés décrits ci-dessus, et l'utilisation de cet appareil de manutention pour l'évacuation de feuilles métalliques provenant de l'effeuillage du dépôt électrolytique sur cathodes.
Un mode de réalisation préférentiel de l'invention consiste en un procédé de transport pour feuilles métalliques recevant les feuilles métalliques mues par la force de gravitation dans une direction verticale et diminuant la vitesse des feuilles par contact sur des moyens pneumatiques, et de préférence fournissant les feuilles à un dispositif d'empilage.
Description des figures:
  • la Figure 1 est une vue de face d'un appareil pour la manutention de feuilles métalliques selon l'invention;
  • la Figure 2 est une vue latérale du même appareil;
  • la Figure 3 est une vue de face du même appareil avec le train inférieur basculé à mi course. Une feuille métallique y est représentée, prise entre les roues du train inférieur;
  • la Figure 4 est une vue de face du même appareil avec le train inférieur basculé en fin de course.
Sur les figures 1 à 4 est repris un appareil pour la manutention de feuilles métalliques selon le procédé décrit dans l'invention. L'appareil est composé de plusieurs parties principales qui sont les trains (1a, 1b) de moyens rotatifs cylindriques et la bande transporteuse horizontale (2). Dans le cas illustré, l'appareil est constitué de deux étages de trains de moyens rotatifs cylindriques seulement. Nous nous référerons ici et dans la suite de la spécification au « train supérieur » (1a) et au « train inférieur » (1b). Ces deux trains se trouvent dans un même axe (15) et sont distants d'une longueur inférieure à la longueur de la feuille métallique.
Chaque train de moyens rotatifs cylindriques est équipé de deux couples de roues (4) caoutchoutées placées face à face et distantes d'une mesure inférieure à l'épaisseur des feuilles métalliques. Les couples de roues (4) d'un même train (1a, 1b) sont placés à une distance inférieure à la largeur de la feuille métallique. La pression des roues est maintenue autour de la valeur normale utilisée sur des véhicules automobiles, car une pression trop faible entraíne une perte d'efficacité de freinage et donc de contrôle de la chute de la feuille métallique. Chaque train comprend deux moteurs (5), commandés par variateur, un réducteur à arbre creux (6), ainsi qu'un axe sur lequel sont montées les deux jantes (7). Les réducteurs et les moteurs sont normalement dimensionnés en tenant compte de la hauteur de chute propre à l'installation.
Les variateurs de fréquence des moteurs doivent tenir compte que la récupération de l'énergie (potentielle et cinétique) de la plaque doit se faire très rapidement. Les variateurs doivent être dimensionnés de façon suffisamment large pour éventuellement accepter l'échauffement provenant d'une utilisation en continu et ainsi pour éventuellement recevoir des doubles feuilles plus lourdes. Les paramètres utilisés ne doivent pas rendre les freinages trop violents. Cela entraínerait des surintensités dans les variateurs. Un freinage insuffisant crée des efforts non-souhaités sur la bande transporteuse. Un boítier de commande locale (qui n'est pas montré sur les figures) disposant d'un ensemble de commandes permet le déblocage des feuilles en mode manuel.
Des guidages sont placés latéralement (8) pour assurer une chute verticale de la feuille métallique. Un guidage supplémentaire (9) sur le train inférieur permet que les feuilles tombent bien au centre des couples de roues et assure une protection du moteur et des composants. Ce guidage évite que les plaques ne frappent les pneus de façon décentrée. Ce type d'entrée peut provoquer une surintensité dans les variateurs de fréquence. Ce guidage doit être suffisamment large pour accepter des feuilles métallique déformées.
Le train inférieur est monté sur un berceau (10) qui est articulé par plusieurs vérins (11) synchronisés. Le berceau peut prendre 3 positions: une position horizontale et deux positions avec basculement à 45° de part et d'autre de l'horizontale. Le mécanisme est conçu pour permettre d'atteindre une butée mécanique dans chacune des positions du berceau. Pour ce faire, le basculement du système de pivotement se fait grâce à l'action de vérins articulés. Ces vérins travaillent par couple de deux vérins identiques montés bout à bout. Chaque couple permet un allongement particulièrement précis pour les trois positions du berceaux: allongement court avec les deux vérins complètement rentrés, allongement intermédiaire avec un vérin complètement rentré et l'autre complètement sorti, allongement long avec les deux vérins complètement sortis. L'action des vérins est illustrée sur les figures 1, 3 et 4.
De préférence, la bande transporteuse horizontale (2) est d'une longueur équivalente à 2 fois la longueur de la feuille métallique et la largeur de la bande est légèrement supérieure à la largeur d'une feuille métallique.
La bande est de préférence composée de polyester multicouche de forte épaisseur.
Le maintien de cette bande est assuré par des rouleaux supports intermédiaires (12) amortis par des tendeurs (13) à articulations élastiques. Ces rouleaux sont remplis de matière afin d'atténuer encore le bruit de la chute des feuilles métalliques.
Ces rouleaux intermédiaires sont répartis sous la bande de manière à ce que les 2 points de dépose (gauche et droit) se fassent entre 2 rouleaux afin d'amortir le contact de la plaque sur le transporteur. Le nombre de rouleaux intermédiaires est normalement de 4, mais peut être adapté selon les cas.
La bande est équipée d'un dispositif de nettoyage (de type racloir) des déchets de métal qui se seraient introduits entre la bande et les rouleaux malgré les différents capotages destinés à guider ces déchets et qui empêche les bourgeons métalliques d'abímer les cylindres de guidage de la bande. Des garants sur le bord du berceau et sur les côtés de la bande transporteuse évitent aux particules de zinc de s'accumuler dans la machine et, à terme, de perturber son bon fonctionnement.
L'entraínement de la bande se fait par l'intermédiaire d'un motoréducteur (14) commandé par variateur de fréquence. Les principaux composants du module de la bande transporteuse sont donc le motoréducteur, la courroie, et le palier. Des portes et grilles de sécurité sont placées pour empêcher tout accident en cas de sortie de feuilles hors de la machine.
Le procédé de manutention peut être divisé en quatre phases décrites ci-dessous.
Phase 1: Lorsque le système démarre, les trains de roues sont entraínés à la vitesse de chute du couple de feuilles métalliques. Le premier couple de roues opposées réceptionne les feuilles métalliques directement sous la machine à effeuiller. Dès que la feuille métallique est entrée dans le premier train de roues, la motorisation contrôlée des deux couples de roues permet de freiner la feuille métallique et de l'évacuer sans bruit vers le deuxième couple de roues. Cette première décélération est de l'ordre d'environ 15 % de la décélération totale que le système doit appliquer pour passer de la vitesse d'entrée de la feuille à la vitesse de sortie requise de la feuille.
La décélération appliquée à chacune des étapes prend en compte aussi la capacité de freinage disponible à cette étape.
Phase 2: Lorsque la feuille est en prise par le deuxième train de roues et est donc maintenue par les deux trains en même temps, une seconde décélération intervient grâce à la motorisation contrôlée des deux trains de roues. Cette deuxième décélération est la plus importante puisqu'elle représente 60 % environ de la décélération totale nécessaire.
Phase 3 (figure 3): Lorsque la feuille a quitté le train supérieur, le train inférieur (1b) commence à pivoter avec le couple de feuilles (16) pris entre les roues (4), et la troisième décélération est lancée. Cette troisième et dernière décélération est d'environ 25 % de la décélération totale. Tout en décélérant, le pivotement peut commencer car la feuille métallique n'est plus prise dans le train de moyens cylindriques supérieur. Le sens du pivotement est déterminé de façon à placer deux couples de feuilles successifs en tête-bêche. Il est demandé de provoquer ce pivotement dès que possible car, ainsi, la feuille métallique est bien répartie sur sa longueur dans les roues et le poids de la feuille est donc aussi bien réparti ce qui limite le porte-à-faux. Dès que la feuille a quitté le train supérieur de roues (1a), la vitesse de ce train supérieur peut revenir à sa vitesse initiale à savoir la vitesse de chute de la feuille métallique.
Le sens de défilement de la bande transporteuse (2) est adapté au sens de pivotement du berceau (10). Les vitesses de sortie du dernier train, de rotation du berceau et de défilement de la bande transporteuse sont normalement coordonnées. Un bon équilibre permet une dépose souple sans frottement ni perte de temps. Pour un basculement du berceau d'environ 45°, une vitesse de sortie maximale adéquate pourrait être de 1 m/s. Au delà de cette limite, l'impact sur la bande transporteuse risque soit de générer trop de bruit, soit d'endommager ladite bande. Une vitesse de sortie de moins de 0,5 m/s, par exemple de 0,3 m/s, semble idéale. A des vitesse plus faible, par exemple de moins de 0,1 m/s, on ne pourra plus maintenir les cadences de traitement élevées qui sont envisagées. En fait, la vitesse idéale de sortie dépend de l'angle formé entre la feuille métallique et la bande transporteuse lors de l'impact: plus cet angle se rapproche de 90°, plus la vitesse de sortie doit être faible.
Le bon fonctionnement du procédé repose aussi sur un jeu de verrouillages corrects empêchant une feuille de tomber dans le système alors qu'une autre est bloquée ou n'a pas encore libéré l'appareil.
Phase 4 : Une fois la feuille déposée sur la bande, le berceau reprend sa place. La bande évacue la feuille. Les roues accélèrent jusqu'à revenir à la vitesse d'accueil.
Dans une série de tests, la capacité d'un appareil construit selon l'invention a été déterminée. Des couples de feuilles de zinc type "Super Jumbo" de 90 kg tombent à une cadence donnée. L'imposition était de 7,5 s/feuille en moyenne avec un maximum de 8 s/feuille. Il a été démontré que l'appareil peut accepter une cadence d'alimentation qui avoisine les 7,2 s par couple de feuilles. Rappelons que selon les techniques existantes, l'expérience a montré qu'il est difficile de descendre en dessous de 12,5 s/feuille. Dans les tests, le paramètre principal pour réduire le temps de cycle était la vitesse d'évacuation de la bande transporteuse. C'était la plus longue étape dans le processus.
Des tests ont été effectués sur des feuilles abímées. Il s'agissait de feuilles pliées ou déchirées sur une partie importante de leur hauteur. Il a été constaté que la machine accepte les feuilles abímées. Les feuilles pliées, même sévèrement, sont même redressées après passage.
En ce qui concerne les feuilles minces, elles avaient une épaisseur de feuille simple de ± 2 mm. La feuille double avait donc une épaisseur de 4 mm environ, l'épaisseur normale étant de 14 mm pour une double feuille. Les feuilles minces sont passées sans problème à travers l'appareil. Lorsque une telle feuille touche la bande transporteuse, elle se courbe (elle n'a pas une rigidité suffisante) mais reprend sa forme aussitôt après. Une feuille mince a été fortement pliée et elle a transité sans problème. Une feuille simple de 2 mm d'épaisseur est également passée au travers l'appareil sans problème, et aucun enroulement de la feuille autour des roues n'a été observé.
Des feuilles peuvent entrer de travers dans le système, elles frappent alors les guides et progressent dans le système de façon correcte et sont évacuées sans problème.
Des tests ont été effectués avec une pression des pneus incorrecte pour observer le comportement de la feuille lorsque l'adhérence est diminuée. Dégonfler les pneus a un effet comparable à celui que provoque un montage des pneus avec un écart trop important. Il en résulte que les pneus peuvent se dégonfler jusqu'à environ de 1 bar sans que le procédé de manutention n'en soit trop perturbé.
Des mesures de bruit ont été effectuées sur une installation existante avec chute incontrôlée dans un auget en métal fermé et sur un appareil selon l'invention, équipé de la manière décrite dans les figures 1-3. Les feuilles transportées étaient des feuilles de zinc d'une moyenne de 90 kg . Les résultats des tests sont repris dans le tableau 1.
Bruit en dBA Installation existante Appareil selon l'invention
Bruit de pic 125 100
Bruit moyen de cycle de 8 hrs 90 -
Bruit d'un cycle unitaire (évacuation d'une double feuille de zinc) - 80
Le bruit moyen doit être ramené à la durée de travail normal d'un opérateur, c'est à dire à 8 heures. La valeur de 80 dBA est une valeur sur un seul cycle et non une moyenne sur 8 heures; la valeur moyenne est forcément plus faible suite aux arrêts et aux pauses.

Claims (12)

  1. Procédé de manutention de feuilles métalliques à travers un ou plusieurs trains consécutifs (1a, 1b) de moyens rotatifs cylindriques opposés , comprenant les étapes de réception des feuilles entre ces moyens rotatifs cylindriques opposés et de freinage des feuilles (16) par ces moyens rotatifs cylindriques, l'écartement entre les moyens cylindriques opposés étant inférieur à l'épaisseur minimale des feuilles,
    les surfaces périphériques de ces moyens cylindriques comprenant un matériau élastique, la vitesse périphérique de ces moyens cylindriques étant essentiellement égale à la vitesse des feuilles métalliques à la réception des feuilles par ces moyens, et la vitesse périphérique diminuant de ladite vitesse de réception à la vitesse de sortie des feuilles.
  2. Procédé de manutention de feuilles métalliques selon la revendication 1
    caractérisé en ce que le matériau élastique des surfaces de contact possède des caractéristiques d'absorption de bruit et/ou soit anti-dérapant.
  3. Procédé de manutention de feuilles métalliques selon les revendication 1 ou 2,
    caractérisé en ce que les moyens rotatifs cylindriques sont des roues (4), de préférence pour véhicules automobiles, équipées de pneumatiques.
  4. Procédé de manutention de feuilles métalliques selon les revendications 1 à 3,
    caractérisé en ce que les trains (1a, 1b) de moyens rotatifs cylindriques opposés sont montés sur deux axes parallèles équipés chacun de plusieurs roues (4).
  5. Procédé de manutention de feuilles métalliques à travers plusieurs trains (1a, 1b) de moyens rotatifs cylindriques opposés selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les feuilles métalliques sont passées d'un train précédent (1a) à un train suivant (1b) en restant en contact avec les moyens rotatifs de chacun de ces trains pendant un temps limité.
  6. Procédé de manutention de feuilles métalliques selon les revendications 1 à 5,
    caractérisé en ce que un ou plusieurs trains disposent d'un système de pivotement (10,11) des moyens rotatifs cylindriques , ledit pivotement s'effectuant autour d'un axe parallèle à et situé à distance égale des axes de rotation des moyens rotatifs opposés.
  7. Procédé de manutention de feuilles métalliques avec deux trains (1a, 1b) de moyens rotatifs cylindriques opposés selon la revendication 6, caractérisé en ce que seulement le dernier de ces deux trains (1b) est équipé d'un système de pivotement.
  8. Procédé de manutention de feuilles métalliques selon les revendications 1 à 7,
    caractérisé en ce que les feuilles métalliques avancent sous l'effet de la gravité et entrent dans le premier train de moyens rotatifs cylindriques opposés dans une direction essentiellement verticale.
  9. Procédé de manutention de feuilles métalliques selon la revendication 1 à 8,
    caractérisé en ce que le procédé comprend une étape d'empilage sur un dispositif d'empilage de feuilles alimenté par le dernier train de moyens rotatifs cylindriques opposés.
  10. Procédé de manutention de feuilles métalliques selon la revendication 9 et où seulement le dernier des trains (1b) est équipé d'un système de pivotement,
    caractérisé en ce que le basculement du système de pivotement conduit les feuilles métalliques (16) vers la bande transporteuse (2) du dispositif d'empilage de telle manière que l'angle formé entre les feuilles et la bande transporteuse est inférieur à 90°.
  11. Appareil pour la manutention de feuilles métalliques selon le procédé des revendications 1 à 10.
  12. Utilisation d'un appareil de manutention selon la revendication 11
    pour l'évacuation de feuilles métalliques provenant de l'effeuillage du dépôt électrolytique sur cathodes.
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