EP1951455B1 - Procédé de planage d'un produit plat sous forme de bande ou de tôle dans une machine à planer à rouleaux imbriqués et installation de planage permettant la mise en oeuvre du procédé - Google Patents

Procédé de planage d'un produit plat sous forme de bande ou de tôle dans une machine à planer à rouleaux imbriqués et installation de planage permettant la mise en oeuvre du procédé Download PDF

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EP1951455B1
EP1951455B1 EP06831122A EP06831122A EP1951455B1 EP 1951455 B1 EP1951455 B1 EP 1951455B1 EP 06831122 A EP06831122 A EP 06831122A EP 06831122 A EP06831122 A EP 06831122A EP 1951455 B1 EP1951455 B1 EP 1951455B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rollers
levelling
value
product
machine
Prior art date
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Active
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EP06831122A
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German (de)
English (en)
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EP1951455A1 (fr
Inventor
Dominique Polatidis
Yves Leclercq
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.)
Clecim SAS
Original Assignee
Siemens VAI Metals Technologies SAS
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Publication date
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Application filed by Siemens VAI Metals Technologies SAS filed Critical Siemens VAI Metals Technologies SAS
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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
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/02—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling by rollers

Definitions

  • the subject of the invention is a method for flattening a flat product in the form of a strip or sheet according to the preamble of claim 1 in a nested roller planing machine and the leveling installation according to the preamble of claim 12. allowing the implementation of the method.
  • Such a method and such an installation are described in the document US-A-4,881,392 .
  • a multi-roll planer comprising two planing equipments each carrying a series of rollers with parallel axes and placed, respectively, above and below. below the strip, the rollers being offset longitudinally and vertically so as to interlock by determining a corrugated path of the strip which is thus subjected to bending tensile effects in alternate directions.
  • Motors make it possible to actuate the rollers in rotation and, by friction, to advance the product at a determined speed.
  • these machines operate without application of external traction upstream or downstream of the machine.
  • a setting parameter of the planing is the rate of plastification, it represents the ratio between the value of the thickness of the product in which the stress has exceeded the elastic limit, the deformation is therefore plastic, compared to the total thickness of the product .
  • An entrance zone which is a large plasticizing zone preferably treating the geometric flatness defects
  • an exit zone in which the planing is more concerned with the stress relief and is carried out with a low plasticization or even by alternating flexing in the elastic limit of the material.
  • the nesting of the rolls depends on the rate of plasticization required and the thickness and temperature of the sheets to be hovered.
  • a high level of plastification is usually required, of the order of 70%.
  • the leveling forces are very high and they tend to spread the glider rolls and reduce nesting. So that the spacing of the rollers, also called ceding, produced by the planing force, is much higher than the value of the nesting necessary for the plasticization. There is therefore a problem of the precision with which it is possible to control the value of the nesting and to determine a control method to ensure it.
  • a leveling installation therefore generally comprises a fixed support cage, two parallel roller leveling equipments placed respectively above and below the strip and whose rollers are nested so as to determine a path corrugated the band and means for adjusting and maintaining the spacing of said crews by pressing the fixed cage for adjusting the nesting of the rollers, each leveling unit having a row of parallel active rollers supported on a frame of support by means of at least one row of support rollers and rotatably mounted at their ends, each on two bearings defining an axis of rotation perpendicular to the direction of travel, said bearings being carried, respectively, by two side parts secured to the support frame.
  • the working rolls are motorized by electric motors because large torques must be transmitted to each roll to ensure the deformation and advance of the product inside the machine. to hover.
  • the lower leveling crew is fixed in position, the upper crew being able to move vertically for nesting adjustment.
  • the upper crew being able to move vertically for nesting adjustment.
  • it is generally used four mechanical or hydraulic actuators mounted at the corners of the frame and to adjust the general level of the adjustable crew relative to the lower fixed crew and, therefore, the nesting rollers.
  • the actuators can be set independently and at different values, which makes it possible to determine a changeover between the inlet and the outlet of the planer, which is generally necessary to achieve different leveling effects as required. .
  • planers a structure as rigid as possible so as to control the effects of planing.
  • the deformation under stress of the different parts of the machine distorts the accuracy of the control of the position of the planing rollers, therefore the value of the curvature obtained on each roll and can, in certain cases make it completely unrealizable.
  • hydraulic level planers were made for moving the moving planing equipment, and also for the individual control of each leveling roller, and a capping model based on effort and a theoretical calculation of the deformations of the machine under stress, to compensate for these deformations, but all these compensations are tainted with errors due to the non-linearities of the ceding of the machine and it is not realistic to consider compensating for a defect whose amplitude is ten times or more that of the parameter to be controlled.
  • the invention therefore relates to a method for controlling the nesting of the rollers with the desired accuracy and to solve all of these problems without causing complication or excessive cost of the devices used.
  • This object is achieved with a method comprising the features of claim 1 and with a machine having the features of claim 12. Preferred implementations of the method and machine are described in the dependent claims
  • the very principle of the planing by alternating bending is to give the metal products a curvature, alternately in one direction then in the other, with the aid of the rollers of which the nesting is adjusted.
  • the part of the thickness of the product in contact with the roller also called intrados, undergoes compressive stresses and the outer part, called extrados, undergoes tensile stresses.
  • the elastic limit of the material it is possible to exceed the elastic limit of the material and produce a plasticization.
  • the product can be subjected to a planing by alternating flexions in the range of elastic deformations or those of plastic deformations.
  • the machine is set to glide so as to produce plastic deformations at least in the first part of the machine, located at the entrance, and less deformations in the exit zone.
  • machines with 7, 9 or 11 rolls are generally used.
  • 30%, 70%, 40% and then 20% plasticization rates are aimed at the first rolls of a planing machine.
  • the rollers of the planing machines are rotated by electric motors to allow the product to advance and to communicate to it the energy necessary for its deformation.
  • the compensation of the cedings is thus replaced by a real-time calculation model or another device for presetting the couples to be transmitted to the planing rollers associated with a regulation of the difference with the measurement of the couples actually used by action on the position of the rollers of the hovering machine to adjust their nestings.
  • the measurement of the torques transmitted to the leveling rollers is corrected by the value of the acceleration and deceleration torques used during the changes in the speed of the planing machine.
  • each group corresponding to one of the parts of the leveling machine, each part comprising separate means for nesting the rollers, a theoretical model or a presetting device giving at least one speed reference value for the planing roller motors and for the value of the electric torque necessary for the plasticization of the product in each part of the machine, one measures in each part, and according to the method of the invention, at least the overall value of the couples transmitted to the group of corresponding planing rollers and the actual value of the torques used for the plasticization of the product in each of the parts is determined, the value determined is compared with the value the torque given by the preset model for the same part of the machine, and acts on the adjusting members for nesting the planing rollers of said part to maintain the torque value thus determined used for plasticizing the product equal to the reference value given by the model.
  • the value of the traction induced in the product by the different parts of the independent motorization machine is determined by measurement or by calculation, and the real value is determined for each part. torques used for plasticizing the product, correcting the measurement by the value of the torques necessary to balance the traction present in the product in the areas between each part of the planer.
  • a two-part planing machine composed of an entrance part comprising a number of planing rollers, and respectively of an outlet part also comprising a number of planing rollers
  • at least the overall value of the torques transmitted to said rollers is measured on the rollers of the inlet or the outlet and the actual value of the torques used for the plasticization of the product in the input, respectively the output
  • the determined value is compared with the reference value of the torque given by the presetting model for the input, respectively the output, of the machine, and the adjustment elements of the nesting of the planing rollers of the inlet, respectively of the outlet, to maintain the value of the thus determined torque used for the plasticization of the product equal to the reference value given by the mod model only.
  • the actual value of the torques used for the plasticization of the product in the inlet, respectively the output of the machine, is determined by correcting the measurement by the value of the acceleration and deceleration torques used during changes in the speed of the machine.
  • the value of the traction induced in the product in the area between the rollers of the inlet and those of the outlet is also determined by measurement or by calculation and it is deduced from this for the entry and for the output, the actual value of the torques used for the plastification of the product, by correcting the measurement by the value of the torques necessary to balance the traction present in the produced in said area between the rollers of the inlet and those of the outlet.
  • all of the rollers are independently motorized independently and having separate means (52) for nesting each roll, a theoretical model or a presetting device giving at least one speed reference value for the planing roller motors and for the value of the electric torque necessary for plasticizing the product, the value of the torque transmitted to each leveling roller is measured and the actual value of the torques used for the plasticization is determined of the product, the determined value is compared with the reference value of the torque given by the presetting model for the same roller, and the members (52) for adjusting the nesting of said leveling roller are operated to maintain the value the torque thus determined used for the plasticization of the product equal to the reference value given by the model.
  • the measurement is corrected by the value of the acceleration and deceleration torque used during the changes in the speed of the machine to be glide and determined by a measurement or by the calculating the value of the traction induced in the product between each roll and the measurement is also corrected by the value of the torque necessary to balance the tension deviation present in the product between the upstream and the downstream of each roll.
  • the machine for flattening the flat products in the form of a strip or sheet contains a device for regulating the interlocking of the rolls comprising a speed control circuit (105) of the rollers enabling it to be servocontrolled to the speed reference given by the model and a control circuit of the roll nesting acting on the position of the rollers by regulating the difference between the torque reference necessary for the plasticization of the product given by the model and the measurement made on the rollers.
  • the device of the invention comprises a speed regulating circuit (105) of the rollers enabling its servocontrol on the speed reference given by the model, and a control circuit of the nesting of the rollers for each part acting separately on the position of the rollers of each part.
  • the device of the invention comprises a speed regulating circuit (105) of the rollers allowing its servocontrol on the speed reference given by the model and a separate circuit for regulating the interlocking of each of the rollers acting separately on the position of said rollers,
  • the planing machine for flat products contains a device for regulating the interlocking of the rollers of the proportional, integral and differential type and which has inputs for the signals. acceleration of the machine as well as for the tensile deviations induced in the product between the upstream and downstream zones of each roll.
  • a first corrugation in a planer machine is produced on a product 10 by a group of three rollers R1, R2 and R3.
  • the product is bent on the central roll R2 which is nested between the end rollers R1 and R3. It takes a radius of curvature that approaches the radius of the roller and depends on the interlocking rollers, the strength of the product and its thickness e.
  • the face in contact with the roller, the intrados is in compression and the outer face, the extrados, in tension, as it is represented on the figure 3 .
  • the laws of the resistance of materials show that the variation is linear in the thickness of the product, as long as the stress ⁇ is lower than the elastic limit.
  • each corrugation formed in one direction and then in the other is formed by a group of three rollers.
  • a gliding machine is designed with an odd number of rollers to form an even number of corrugations and not to risk keeping on the product a permanent deformation, due to the planing operation.
  • the figure 1 illustrates all the observations and the result of the modeling work of the applicant company.
  • the curvature that varies inversely with the radius R of curvature taken by the product is represented by the curvature ie 1 / R on the abscissa axis of this figure.
  • the stress ⁇ can reach the elastic limit E, first in the areas close to the upper and lower surfaces. Then, as the curvature increases, areas of plastic deformation in which the stress is constant in first approximation extend towards the center and can represent the greater part of the thickness e of the product 10.
  • the force F exerted on the rollers is substantially proportional to the curvature and therefore to the nesting given to the planing rollers. Then gradually this force reaches a substantially constant value when the entire thickness of the product 10 is plasticized. This again illustrates the problem, it is not possible to control the nesting of the rollers in this area by controlling the force, because it does not vary much anymore.
  • the figure 5 represents a machine with 9 rollers.
  • a gliding machine consists of a fixed support cage 1 upper leveling equipment 2 and lower leveling equipment 2 '.
  • the fixed support cage 1 generally comprises a lower bed base 11, two lateral uprights 12, 13, placed on either side of a longitudinal median plane of movement of the product 10 to be hung and an upper bed base 14.
  • the lower part thereof can advantageously be placed in a pit formed in a foundation with two spaced beams or other rigid pieces forming a fixed entablature on which rests the lower bed base 11.
  • the two bedsteads respectively lower 11 and upper 14 each consist of a welded structural structure forming a rigid slab, of substantially rectangular shape, which covers the entire surface covered by planing crews 2, 2 ', between the lateral uprights 12, 13.
  • Each lateral upright 12 (13) consists of a pair of spaced apart columns 12, 12 '(13,13'). These columns and the upper bed, generally forming a rigid slab, are equipped with various devices widely described in the prior art that can cooperate to allow vertical sliding of the bed base 14 along the four columns 12, 12 ', 13, 13' . This movement can be mechanical using motorized or hydraulic screws as shown in FIG. figure 5 . In this case we have four jacks 3, 3 'installed at the top of each column. In the arrangement shown, each jack consists of a body 31 fixed on the bed base 14 and a piston 32 secured to a rod 33 fixed to the corresponding column 12, 12 ', 13, 13'.
  • the lower bed base 11 being fixed, the upper bed base 14 can move, under the action of the cylinders 3, 3 ', the pistons of the cylinders remaining at the same level.
  • the cylinders 3, 3 ' are positioned to adjust the desirable nesting of the rolls with respect to the thickness of the sheet to be hovered so as to achieve the corrugation determined by the theoretical model or stored in the presetting device. They exert the effort of planing during the passage of the product.
  • Each leveling equipment comprises a row of active rollers 4 associated with a row of support rollers 5, the assembly being carried by a frame 2.
  • Each active roll 4 is rotatably mounted on two bearings defining its axis of rotation. bearing on a support roller 5 rotatably mounted on end bearings 51.
  • these end bearings are supported on the bed base 2 by means of a support member 52.
  • this support member may comprise an adjustment device that allows individual modification. for each active roll its nesting, whose overall value is given by the positioning of the bed 2 with the help of the cylinders 3, 3 '.
  • These adjustment devices may be mechanical, such as a wedge system, or may be constituted by hydraulic cylinders.
  • Such a planing machine comprises a motorization device capable of rotating all the upper and lower active rollers 4 and 4 '.
  • a motor 9 is connected to a speed reducer 8 itself connected to a gear box 7.
  • This gear box distributes the necessary torque on each roller active 4 and in the correct direction of rotation, through a plurality of articulated transmission extensions 6.
  • the figure 7 schematically shows the distribution of the toothed gears inside the gear box.
  • a motor 91 supplies power to the input portion of the machine via a speed reducer 81.
  • the output shaft of this gearbox is connected by a coupling to the shaft carrying the pinion.
  • P'1 the same shaft attacks by its other end the lower roller 41 'via the articulated elongated shaft 61' .
  • the pinion P'1 transmits by meshing the movement to the pinions P2 and P1 respectively connected to the rollers 42 and 41 by means of an articulated shaft respectively 62 and 61.
  • the second part of the machine is driven by a motor 92 through a speed reducer 82.
  • the output shaft of this speed reducer is connected by a coupling to the shaft carrying the pinion gear P'4. the pinion box.
  • the same shaft is connected at its other end to the roller 44 'via the hinged extension 64'.
  • the pinion P'4 4 evenly drives meshes P5 and P4 which in turn drive by meshing respectively the pinions P'5 and P'3, pinion P'3 by meshing pinion P3.
  • the shafts of the pinions P3, P'3, P4, P'4, P5 and P'5 are connected to the active rollers 43, 43 ', 44, 44', 45 and 45 ' by the articulated extensions 63, 63 ', 64, 64', 65 and 65 '.
  • all the active rollers of the exit section of the planer are rotated in the direction suitable for driving the product 10 and can transmit the deformation energy necessary for planing.
  • the method of the invention is a regulation of the nesting of the rollers from the deviations detected on the couples transmitted, to do this must be associated in the method of the invention, a regulation of the rotational speed of the rollers.
  • the figure 4 schematically represents this regulation according to an embodiment of the device of the invention.
  • the module 100 represents the motorization of the rollers and symbolizes the motors, their power supplies and control and regulation circuits.
  • the hovering machine can be operated by a single motor or by two main engines as explained.
  • Each active roller 4 would have an individual motor.
  • the principle of the method of the invention can be applied in the same way.
  • the module 100 includes a regulation of the speed of rotation of the engines which is of course the same for all the rollers and operates with the same reference speed Ref v , this reference corresponds to the speed at which one wants to move the product 10 and in the direction of scrolling S.
  • a measure of the torque supplied by the motor (s) is measured, either by a measurement of the intensity or by appropriate devices installed on the transmission shafts. This torque measurement is introduced into a first comparator 101.
  • the torque supplied by the motors does not correspond exactly to the torque required for the plasticization, which is the only one that can be used for the process. Indeed the operation of a gliding machine generally requires significant acceleration to reach the planned speed for planing. The motors therefore provide an acceleration torque that must be deduced.
  • a speed signal from the module 100 is inputted to a multiplier 106 which also receives the value of the total inertia J of the rotating parts of the planing machine.
  • This acceleration torque is deduced from the torque measured by the comparator 101.
  • the comparator 101 In the general case of a machine having a single motor there is no other pair since, as has been said, the sum of the elastic work is zero on each roll and as the machine works without traction in the product at the inlet and outlet, the engine does not provide additional torque.
  • the regulation device according to the invention 103 may comprise a control circuit which is a PID amplifier, proportional, integral and differential.
  • the integral part will be the one mainly used to ensure the stability of the device.
  • the control circuit delivers a signal to the control circuit of the nesting 104 which adjusts the position of the cylinders 3, 3 'by varying the position of the upper bed base 14. This action is done through a hydraulic circuit comprising pumps and, for example, servo valves but it can also be achieved by any device capable of moving the bed base 14 in a controlled manner.
  • These hydraulic technologies are nowadays widely used in various fields and particularly for the clamping devices of the planers and mill stands, they have been the subject of many patents and it is not useful to describe them in more detail.
  • a gliding machine having a motorization for the input part and a motorization for the output part according to the representation of the figures 6 and 7 .
  • the input part of the machine in which a strong plasticization is carried out can operate in the manner described above from the torque measurement corresponding to that of the motor controlling the planing rollers of the input.
  • the control circuit 104 will control the hydraulic cylinders 3 located on the input side.
  • One part of the machine operates with large curvatures and the other with smaller curvatures; the rollers, if there is no sliding, impose the speed of the face of the sheet in contact and therefore a speed of the neutral fiber slightly higher, the overspeed being proportional to the curvature at the point of contact.
  • the speed of the neutral fiber is the same throughout the machine.
  • the pulls / compressions appear between the rollers and cause slips between the product and the rollers which resolve the unconformity of the speeds.
  • These tractions create a driving torque or a resistant torque depending on the roller considered.
  • these couples are compensated by additional torques provided by the motors.
  • the image of the deformation work performed by the roller is then distorted by the power exchange achieved by these tractions.
  • the device of the invention is then constituted by regulation circuits of the type represented on the figure 4 bis and it is possible to order the nesting of each roll individually, for example by installing appropriate devices at the level of the adjusting members 52.

Description

  • L'invention a pour objet un procédé de planage d'un produit plat sous forme de bande ou de tôle selon le préambule de la revendication 1 dans une machine à planer à rouleaux imbriqués et l'installation de planage selon le préambule de la revendication 12 permettant la mise en oeuvre du procédé. Un tel procédé et une telle installation sont décrits dans le document US-A-4 881 392 .
  • Pour le planage des produits plats et, en particulier, des bandes et des tôles métalliques laminées, on utilise souvenez une planeuse à multi rouleaux comprenant deux équipages de planage portant chacun une série de rouleaux à axes parallèles et placés, respectivement, au dessus et en dessous de la bande, les rouleaux étant décalés longitudinalement et verticalement de façon à s'imbriquer en déterminant un trajet ondulé de la bande qui est ainsi soumise à des effets de traction flexion dans des sens alternés. Des moteurs permettent d'actionner les rouleaux en rotation et, par frottement de faire avancer le produit à une vitesse déterminée. Pour le planage des bandes épaisses et des tôles ces équipements fonctionnent sans application de traction externe en amont ou en aval de la machine.
  • Le fonctionnement d'une telle machine a fait l'objet d'approches théoriques avancées. Ces .théories du planage s'appuient sur le calcul des courbures maximales de la tôle dans la planeuse, ces courbures engendrent une plastification de la matière dans l'épaisseur du produit qui conditionne le détensionnement des contraintes dans la largeur et l'épaisseur. Selon l'importance de l'imbrication et le diamètre des rouleaux, la courbure prise par le produit est plus ou moins importante et la déformation plastique affecte une partie plus ou moins grande de l'épaisseur. Un paramètre de réglage du planage est le taux de plastification, il représente le rapport entre la valeur de l'épaisseur du produit dans laquelle la contrainte a dépassé la limite élastique, la déformation est donc plastique, par rapport à l'épaisseur totale du produit. Bien entendu le reste de l'épaisseur du produit reste à une valeur de contrainte de déformation élastique. Ces deux zones dans l'épaisseur du produit ont chacune une influence sur l'effort de planage et la valeur des couples à transmettre aux rouleaux, mais les variations qu'elles engendrent sur les paramètres de planage suivent des lois différentes.
  • Enfin, on distingue généralement dans une planeuse deux zones dont les fonctions sont sensiblement différentes mais complémentaires et interactives. Une zone d'entrée, qui est une zone de plastification importante traitant de préférence les défauts géométriques de planéité, et une zone de sortie dans laquelle le planage concerne davantage le détensionnement et s'effectue avec une faible plastification ou même par des flexions alternées dans la limite élastique du matériau.
  • On sait établir des calculs théoriques permettant d'obtenir un résultat précis et pouvant servir au préréglage des machines. Le principe est basé sur la décroissance progressive du taux de plastification. Ceci ne peut être obtenu qu'avec des machines comportant un nombre suffisant de rouleaux planeurs et permettant un réglage adéquat de l'imbrication de chacun de ces rouleaux.
  • L'imbrication des rouleaux dépend du taux de plastification demandé et de l'épaisseur et de la température des tôles à planer. Pour des tôles d'acier sortant d'un laminoir à chaud on demande habituellement un taux de plastification élevé, de l'ordre de 70%. Pour l'obtenir dans le cas de tôles épaisses il suffit d'une faible imbrication, or, dans le même temps, les efforts de planage sont très élevés et ils ont tendance à écarter les rouleaux planeurs et à diminuer l'imbrication. De telle sorte que l'écartement des rouleaux, encore appelé cédage, produit par l'effort de planage, est bien supérieur à la valeur de l'imbrication nécessaire à la plastification. Il se pose donc un problème de la précision avec laquelle il est possible de contrôler la valeur de l'imbrication et de déterminer un procédé de contrôle permettant de l'assurer.
  • Une installation de planage comprend donc, d'une façon générale, une cage de soutien fixe, deux équipages de planage à rouleaux parallèles, placés respectivement au-dessus et en dessous de la bande et dont les rouleaux sont imbriqués de façon à déterminer un trajet ondulé de la bande et des moyens de réglage et de maintien de l'écartement desdits équipages par appui sur la cage fixe pour le réglage de l'imbrication des rouleaux, chaque équipage de planage comportant une rangée de rouleaux actifs parallèles prenant appui sur un châssis de support par l'intermédiaire d'au moins une rangée de rouleaux d'appui et montés rotatifs, à leurs extrémités, chacun sur deux paliers définissant un axe de rotation perpendiculaire à la direction de défilement, lesdits paliers étant portés, respectivement, par deux pièces latérales solidaires du châssis de support.
  • Dans une machine de planage des tôles et des bandes de forte épaisseur les rouleaux de travail sont motorisés par des moteurs électriques car des couples importants doivent être transmis à chaque rouleau pour assurer la déformation et l'avance du produit à l'intérieur de la machine à planer.
  • Le plus souvent l'équipage de planage inférieur est fixe en position, l'équipage supérieur pouvant se déplacer verticalement pour le réglage de l'imbrication. A cet effet, on utilise généralement quatre actionneurs mécaniques ou hydrauliques montés aux angles du châssis et permettant de régler le niveau général de l'équipage réglable par rapport à l'équipage inférieur fixe et, par conséquent, l'imbrication des rouleaux. En outre, les actionneurs peuvent être réglés indépendamment et à des valeurs différentes, ce qui permet de déterminer un basculement entre l'entrée et la sortie de la machine à planer, en général nécessaire à la réalisation d'effets de planage différents selon les besoins.
  • Les efforts développés pour le planage sont très élevés, en particulier lorsque cette opération est réalisée sur une tôle forte après laminage à chaud et refroidissement accéléré, ou bien sur une tôle froide. On est donc amené à donner aux planeuses une structure aussi rigide que possible de façon à pouvoir contrôler les effets du planage. La déformation sous effort des différentes parties de la machine fausse la précision du contrôle de la position des rouleaux de planage, donc la valeur de la courbure obtenue sur chaque rouleau et peut, dans certains cas la rendre complètement irréalisable.
  • Par exemple pour une tôle d'acier de 50 millimètres d'épaisseur on calcule des imbrications de l'ordre de 0,3 millimètre, or les efforts de planage sont suffisamment élevés pour provoquer un cédage de la machine de l'ordre d'une dizaine de millimètres. Il est donc clair que l'application directe d'une méthode de planage comme celle décrite dans le brevet US 4,881,392 n'est pas possible. De plus la tolérance de laminage sur une tôle telle que celle citée est de l'ordre de 0,1 millimètre. Or une machine à planer doit pouvoir s'ouvrir de la valeur de l'épaisseur nominale de la tôle pour la laisser passer, mais les variations d'épaisseur dues aux tolérances de fabrication ne doivent pas provoquer des variations du taux de plastification, donc ne pas faire varier l'imbrication des rouleaux.
  • Pour palier à ces inconvénients on a réalisé des planeuses a contrôle hydraulique pour le déplacement de l'équipage de planage mobile, et aussi pour le contrôle individuel de chaque rouleau de planage, et on a associé un modèle de cédage basé sur les mesures d'effort et un calcul théorique des déformations de la machine sous effort, pour compenser ces déformations, mais toutes ces compensations sont entachées d'erreurs dues aux non linéarités du cédage de la machine et il n'est pas réaliste d'envisager de compenser un défaut dont l'amplitude vaut dix fois ou plus celle du paramètre à contrôler.
  • L'invention a donc pour objet un procédé permettant de contrôler l'imbrication des rouleaux avec la précision voulue et permettant de résoudre l'ensemble de ces problèmes sans entraîner de complication ni de coût excessif des dispositifs utilisés. Cet objet est atteint avec un procédé comportant les caractéristiques de la revendication 1 et avec une machine comportant les caractéristiques de la revendication 12. Des mises en oeuvre préférées du procédé et de la machine sont décrits dans les revendications dépendantes
  • Le principe même du planage par flexions alternées consiste à donner aux produits métalliques une courbure, alternativement dans un sens puis dans l'autre, à l'aide des rouleaux dont on règle l'imbrication. Lors de cette opération la partie de l'épaisseur du produit en contact avec le rouleau, encore appelée intrados, subit des contraintes de compression et la partie extérieure, dénommée extrados, subit des contraintes de traction. Il existe dans la zone centrale du produit une ligne selon laquelle les contraintes sont nulles, elle est dénommée fibre neutre. Selon l'épaisseur de la tôle et la courbure donnée au produit il est possible de dépasser la limite élastique du matériau et de produire une plastification. Selon le nombre de rouleaux de la machine à planer il se produira ainsi un certain nombre de plastifications alternées d'au moins une partie de l'épaisseur du produit. Selon les défauts des tôles à traiter on pourra faire subir au produit un planage par flexions alternées dans la plage de déformations élastiques ou dans celles des déformations plastiques.
  • D'une manière générale, pour planer des tôles d'acier de forte épaisseur on règle la machine à planer de façon à produire des déformations plastiques au moins dans la première partie de la machine, située à l'entrée, et des déformations moindres dans la zone de sortie. Pour les tôles fortes on utilise généralement des machines comportant 7, 9 ou 11 rouleaux. Typiquement on vise des taux de plastification de 30%, 70%, 40% puis 20% sur les premiers rouleaux d'une machine à planer.
  • Les rouleaux des machines à planer sont entraînés en rotation par des moteurs électriques pour permettre de faire avancer le produit et pour lui communiquer l'énergie nécessaire à sa déformation.
  • Les modèles théoriques de planage permettent de prévoir les couples à transmettre pour ces déformations, de même que les imbrications nécessaires. Lorsque, du fait du cédage, l'imbrication n'est pas à la valeur prévue il n'est pas possible de déformer suffisamment le produit et il a été observé par la société déposante que la valeur réelle des couples transmis par les moteurs électriques est très inférieure à celle prévue de manière théorique. Des observations quantifiées ont donc permis de concevoir un procédé de contrôle des imbrications à partir de la valeur observée sur les couples utilisés par rapport aux couples théoriques estimés par les modèles, ou par rapport au préréglage souhaité.
  • La compensation des cédages est ainsi remplacée par un modèle de calcul en temps réel ou un autre dispositif de préréglage des couples à transmettre aux rouleaux de planage associé à une régulation de l'écart avec la mesure des couples réellement utilisés par action sur la position des rouleaux de la machine à planer pour régler leurs imbrications.
  • Selon le procédé de l'invention on mesure au moins la valeur globale des couples transmis aux rouleaux de planage et on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit, on compare la valeur déterminée à la valeur de référence du couple donné par le modèle de préréglage, et on agit sur les organes (3) de réglage de l'imbrication des rouleaux de planage pour maintenir la valeur du couple ainsi déterminé utilisé pour la plastification du produit égale à la valeur de référence (Refc ) donnée par le modèle. Toujours selon le procédé de l'invention on corrige la mesure des couples transmis aux rouleaux de planage par la valeur des couples d'accélération et décélération mis en oeuvre lors des changements de la vitesse de la machine à planer.
  • Dans le cas d'une machine à planer composée de plusieurs parties dont les rouleaux sont motorisés de manière indépendante par groupes, chaque groupe correspondant à une des parties de la machine de planage, chaque partie comportant des moyens séparés d'imbrication des rouleaux, un modèle théorique ou un dispositif de préréglage donnant au moins une valeur de référence de vitesse pour les moteurs des rouleaux de planage et pour la valeur du couple électrique nécessaire à la plastification du produit dans chaque partie de la machine, on mesure dans chaque partie, et selon le procédé de l'invention, au moins la valeur globale des couples transmis au groupe de rouleaux de planage correspondant et on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit dans chacune des parties, on compare la valeur déterminée à la valeur de référence du couple donné par le modèle de préréglage pour la même partie de la machine, et on agit sur les organes de réglage de l'imbrication des rouleaux de planage de ladite partie pour maintenir la valeur du couple ainsi déterminé utilisé pour la plastification du produit égale à la valeur de référence donnée par le modèle.
  • Selon le procédé de l'invention on détermine par une mesure ou par le calcul la valeur de la traction induite dans le produit par les différentes parties de la machine de motorisation indépendante, et que l'on détermine, pour chaque partie, la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit, en corrigeant la mesure par la valeur des couples nécessaires pour équilibrer la traction présente dans le produit dans les zones situées entre chaque partie de la machine à planer.
  • En particulier, et toujours selon le procédé de l'invention, dans une machine à planer en deux parties, composée d'une partie d'entrée comportant un certain nombre de rouleaux de planage, et respectivement d'une partie de sortie comportant aussi un certain nombre de rouleaux de planage, on mesure sur les rouleaux de l'entrée, respectivement de la sortie, au moins la valeur globale des couples transmis au dits rouleaux et on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit dans l'entrée, respectivement la sortie, on compare la valeur déterminée à la valeur de référence du couple donné par le modèle de préréglage pour l'entrée, respectivement la sortie, de la machine, et on agit sur les organes de réglage de l'imbrication des rouleaux de planage de l'entrée, respectivement de la sortie, pour maintenir la valeur du couple ainsi déterminé utilisé pour la plastification du produit égale à la valeur de référence donnée par le modèle.
  • On détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit dans l'entrée, respectivement la sortie de la machine, en corrigeant la mesure par la valeur des couples d'accélération et décélération mis en oeuvre lors des changements de la vitesse de la machine à planer, on détermine aussi par une mesure ou par le calcul la valeur de- la traction induite dans le produit dans la zone située entre les rouleaux de l'entrée et ceux de la sortie et on en déduit, pour l'entrée et pour la sortie, la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit, en corrigeant la mesure par la valeur des couples nécessaires pour équilibrer la traction présente dans le produit dans ladite zone située entre les rouleaux de l'entrée et ceux de la sortie.
  • Selon le procédé de l'invention, dans une machine à planer dont tous les rouleaux sont motorisés individuellement de manière indépendante et comportant des moyens séparés (52) d'imbrication de chaque rouleau, un modèle théorique ou un dispositif de préréglage donnant au moins une valeur de référence de vitesse pour les moteurs des rouleaux de planage et pour la valeur du couple électrique nécessaire à la plastification du produit, on mesure la valeur du couple transmis à chaque rouleau de planage et on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit, on compare la valeur déterminée à la valeur de référence du couple donné par le modèle de préréglage pour le même rouleau, et que on agit sur les organes (52) de réglage de l'imbrication dudit rouleau de planage pour maintenir la valeur du couple ainsi déterminé utilisé pour la plastification du produit égale à la valeur de référence donnée par le modèle. Pour déterminer la valeur du couple nécessaire à la plastification du produit, on corrige la mesure par la valeur du couple d'accélération et décélération mis en oeuvre lors des changements de la vitesse de la machine là planer et on détermine par une mesure ou par le calcul la valeur de la traction induite dans le produit entre chaque rouleau et on corrige aussi la mesure par la valeur du couple nécessaires pour équilibrer l'écart de traction présent dans le produit entre l'amont et l'aval de chaque rouleau.
  • Selon l'invention, la machine à planer les produits plats sous forme de bande ou de tôle contient un dispositif de régulation de l'imbrication des rouleaux comportant un circuit de régulation de la vitesse (105) des rouleaux permettant son asservissement sur la référence de vitesse donnée par le modèle et un circuit de régulation de l'imbrication des rouleaux agissant sur la position des rouleaux en régulant l'écart entre la référence de couple nécessaire à la plastification du produit donnée par le modèle et la mesure faite sur les rouleaux.
  • Dans une machine à planer composée de plusieurs parties dont les rouleaux sont motorisés de manière indépendante par groupes, chaque groupe correspondant à une des parties de la machine de planage, chaque partie comportant des moyens séparés d'imbrication des rouleaux, le dispositif de l'invention comporte un circuit de régulation de la vitesse (105) des rouleaux permettant son asservissement sur la référence de vitesse donnée par le modèle, et un circuit de régulation de l'imbrication des rouleaux pour chaque partie agissant séparément sur la position des rouleaux de chaque partie.
  • Dans une machine à planer composée de plusieurs parties dont les rouleaux sont motorisés de manière indépendante et individuelle, chaque rouleau comportant des moyens séparés d'imbrication, le dispositif de l'invention comporte un circuit de régulation de la vitesse (105) des rouleaux permettant son asservissement sur la référence de vitesse donnée par le modèle et un circuit séparé de régulation de l'imbrication de chacun des rouleaux agissant séparément sur la position desdits rouleaux,
  • Selon l'invention la machine à planer les produits plats contient un dispositif de régulation de l'imbrication des rouleaux du type proportionnel, intégral et différentiel et qui comporte des entrées pour les signaux d'accélération de la machine ainsi que pour les écarts de traction induites dans le produit entre les zones amont et aval de chaque rouleau.
  • Mais l'invention sera mieux comprise par la description d'un mode de réalisation avec la description des figures ci-après :
    • La figure 1 représente la force et le couple dans les zones élastique et plastique.
    • La figure 2 représente une ondulation de planage.
    • La figure 3 représente les contraintes dans le produit (déformation élastique)
    • La figure 3 bis représente les contraintes dans le produit (déformation plastique)
    • La figure 4 représente schématiquement la régulation selon un mode préféré de l'invention.
    • La figure 4 bis représente schématiquement la régulation selon un autre mode perfectionné de l'invention.
    • La figure 5 représente une vue de côté en élévation d'une machine à planer.
    • La figure 6 représente en perspective la motorisation d'une machine à planer.
    • La figure 7 représente une vue de détail de la cage à pignons de la motorisation.
  • Ainsi qu'il est montré sur la figure 2 une première ondulation dans une machine à planer est produite sur un produit 10 par un groupe de trois rouleaux R1, R2 et R3. Le produit est cintré sur le rouleau central R2 qui est imbriqué entre les rouleaux d'extrémité R1 et R3. Il prend un rayon de courbure qui s'approche du rayon du rouleau et dépend de l'imbrication des rouleaux, de la résistance mécanique du produit et de son épaisseur e. La face en contact avec le rouleau, l'intrados se trouve en compression et la face extérieure, l'extrados, en traction, ainsi qu'il est représenté sur la figure 3. Les lois de la résistance des matériaux montrent que la variation est linéaire dans l'épaisseur du produit, tant que la contrainte σ est inférieure à la limite élastique. Il existe une zone centrale sans contrainte : la fibre neutre.
  • Dans le cas où le cintrage est plus important on peut dépasser la limite élastique du matériau dans les zones de contrainte maximale. Dans ce cas la contrainte est constante et égale à une valeur maximale dans la zone de déformation plastique, ainsi que le montre la figure 3 bis. On peut observer que chaque ondulation, formée dans un sens puis dans l'autre est formée par un groupe de trois rouleaux. Ainsi dans le cas général une machine à planer est conçue avec un nombre impair de rouleaux pour former un nombre pair d'ondulations et ne pas risquer de conserver sur le produit une déformation permanente, due à l'opération de planage.
  • Bien entendu pendant cette opération le produit 10 exerce des forces sur les rouleaux et plus l'imbrication est importante et la déformation élevée, plus ces forces prennent une valeur élevée. Si on reste dans la plage de déformation élastique correspondant à la figure 3, la force est proportionnelle à la déformation, comme l'indiquent les lois de la résistance des matériaux. Ensuite la valeur de la force sature progressivement quand toute l'épaisseur e du produit est plastifiée.
  • La figure 1 illustre l'ensemble des observations et le résultat des travaux de modélisation de la société déposante. La courbure variant à l'inverse du rayon R de courbure pris par le produit on a représenté la courbure soit 1/R sur l'axe des abscisses de cette figure. Selon la courbure donnée au produit la contrainte σ peut atteindre la limite élastique E, d'abord dans les zones proches des surfaces supérieures et inférieures. Puis, la courbure augmentant, des zones de déformation plastiques dans lesquelles la contrainte est constante en première approximation, s'étendent vers le centre et peuvent représenter la plus grande partie de l'épaisseur e du produit 10.
  • Dans la première partie du graphique la force F exercée sur les rouleaux est sensiblement proportionnelle à la courbure et donc à l'imbrication donnée aux rouleaux de planage. Puis progressivement cette force atteint une valeur sensiblement constante quand toute l'épaisseur du produit 10 est plastifiée. Ceci illustre encore le problème posé, il n'est pas possible de contrôler l'imbrication des rouleaux dans cette zone en contrôlant la force, car celle-ci ne varie pratiquement plus.
  • Mais il en va autrement des couples nécessaires à l'entraînement du produit. En effet les couples nécessaires à la déformation du produit dans la limite de la plage élastique sont nuls. Dans ce cas l'état de contrainte dans le produit passe de la contrainte nulle à un état tel que représenté sur la figure 3. Il faut pour cela fournir une certaine quantité de travail mécanique pour que le produit prenne un rayon de courbure R, ceci se passe à l'entrée des rouleaux planeurs dans le sens de défilement du produit, mais à la sortie de chaque rouleau c'est le produit qui fournit un travail équivalent par son retour élastique. Le bilan pour le rouleau est nul, autrement dit sur chaque rouleau de planage la zone d'entrée est résistante et la zone de sortie est motrice, le bilan du travail mécanique à fournir est nul.
  • Par contre il est nécessaire de fournir de l'énergie au produit lorsque l'on est dans la zone de déformation plastique, car on réalise une déformation permanente. Ceci est vrai pour chaque ondulation car la déformation est faite de manière alternée. Cette énergie est naturellement proportionnelle à la zone plastifiée donc à l'épaisseur e de cette zone et, par conséquent, à l'imbrication des rouleaux de planage. Cela est illustré par la figure 1. Tant que la déformation du produit 10 est élastique les couples à fournir sont nuls, ils deviennent progressivement proportionnels à la courbure, donc à l'imbrication. Dans la plage déjà citée des valeurs pratiques utilisées pour le planage des tôles, c'est-à-dire de 20 % à 70 %, la progression du couple est très sensiblement linéaire. Il est donc tout à fait possible, selon le procédé de l'invention, de réaliser un contrôle de l'imbrication des rouleaux de planage à partir de la détermination de la valeur des couples consommés par la plastification. Il faut pour cela concevoir un dispositif permettant cette détermination et un dispositif permettant le réglage de l'imbrication des rouleaux de planage.
  • La figure 5 représente une machine à 9 rouleaux. D'une façon générale une machine à planer est constituée d'une cage de soutien fixe 1 un équipement de planage supérieur 2 et un équipement de planage inférieur 2'. La cage de soutien fixe 1 comprend généralement un sommier inférieur 11, deux montants latéraux 12, 13, placés de part et d'autre d'un plan médian longitudinal de défilement du produit 10 à planer et un sommier supérieur 14.
  • Compte tenu des dimensions d'une telle installation, la .partie inférieure de celle-ci peut avantageusement être placée dans une fosse ménagée dans un massif de fondation portant deux poutres écartées ou autres pièces rigides formant un entablement fixe sur lequel repose le sommier inférieur 11.
  • D'autre part les deux sommiers, respectivement inférieur 11 et supérieur 14 sont constitués chacun d'une structure mécano soudée formant une dalle rigide, de forme sensiblement rectangulaire, qui recouvre toute la surface couverte par les équipages de planage 2, 2', entre les montants latéraux 12, 13.
  • Chaque montant latéral 12 (13) est constitué d'une paire de colonnes écartées 12, 12' (13,13'). Ces colonnes et le sommier supérieur, formant généralement une dalle rigide, sont équipés de dispositifs variés largement décrit dans l'art antérieur qui peuvent coopérer pour permettre un coulissement vertical du sommier 14 le long des quatre colonnes 12, 12', 13, 13'. Ce mouvement peut être mécanique mettant en oeuvre des vis motorisées ou hydraulique comme représenté sur la figure 5. Dans ce cas on dispose de quatre vérins 3, 3' installés au sommet de chaque colonne. Dans la disposition représentée chaque vérin est constitué d'un corps 31 fixé sur le sommier 14 et d'un piston 32 solidaire d'une tige 33 fixée sur la colonne correspondante 12, 12', 13, 13'.
  • Le sommier inférieur 11 étant fixe, le sommier supérieur 14 peut donc se déplacer, sous l'action des vérins 3, 3', les pistons des vérins restant au même niveau. Les vérins 3, 3' sont positionnés pour régler l'imbrication souhaitable des rouleaux par rapport à l'épaisseur de la tôle à planer de manière à réaliser l'ondulation déterminée par le modèle théorique ou mémorisée dans le dispositif de préréglage. Ils exercent l'effort de planage pendant le passage du produit.
  • Chaque équipement de planage comprend une rangée de rouleaux actifs 4 associés à une rangée de rouleaux d'appui 5, l'ensemble étant porté par un châssis 2. Chaque rouleau actif 4 est monté rotatif sur deux paliers définissant son axe de rotation, il s'appui sur un rouleau d'appui 5 monté rotatif sur des paliers d'extrémité 51. Sur la représentation de la figure 5 ces paliers d'extrémité prennent appui sur le sommier 2 par l'intermédiaire d'un organe de support 52. Dans une version plus élaborée de l'invention, cet organe de support peut comporter un dispositif de réglage qui permet de modifier de manière individuelle pour chaque rouleau actif son imbrication, dont la valeur globale est donnée par le positionnement du sommier 2 à l'aide des vérins 3, 3'. Ces dispositifs de réglages peuvent être mécaniques, comme par exemple un système à coins, ou bien peuvent être constitués par des vérins hydrauliques.
  • Il est aussi possible dans une machine à planer de régler différemment les vérins 3 situés du côté de l'entrée de la machine et ceux 3' situés du côté de la sortie pour donner aux rouleaux 5 une imbrication progressivement dégressive et réaliser ainsi une plastification importante du produit 10 au début de l'opération et un planage avec une moindre plastification ou encore en se limitant au domaine élastique en fin d'opération. Le sens de défilement du produit 10 est noté S sur la figure 5.
  • Une telle machine à planer comprend un dispositif de motorisation susceptible d'entraîner en rotation tous les rouleaux actifs supérieurs et inférieurs 4 et 4'. Pour cela un moteur 9 est relié à un réducteur de vitesse 8 lui-même relié à une boîte à pignons 7. Cette boîte à pignons distribue le couple nécessaire sur chaque rouleau actif 4 et dans le bon sens de rotation, par l'intermédiaire d'une pluralité d'allonges de transmissions articulées 6.
  • Ainsi que cela a déjà été dit il est intéressant de régler une partie de la machine avec une imbrication différente de l'autre partie, et de dissocier ainsi l'entrée de la sortie de la machine. Dans ce cas les couples à transmettre sur les rouleaux d'entrée, qui réalisent une forte plastification sont notablement plus élevés que ceux à transmettre aux rouleaux de sortie qui travaillent dans la plage élastique du produit 10 ou tout au moins avec une faible plastification. Il est donc très intéressant d'installer deux motorisations différentes pour une telle machine, l'une pour les rouleaux de l'entrée et l'autre pour les rouleaux de la sortie.
  • C'est ce type de motorisation qui est représentée sur les figures 6 et 7. L'exemple est montré pour une planeuse à 11 rouleaux actifs, cinq rouleaux supérieurs 41, 42, 43, 44, 45 et 6 rouleaux inférieurs 40', 41', 42', ...45'. D'une manière habituelle une motorisation transmet le couple moteur aux cinq premiers rouleaux 40, 41, 41', 42, 42' de l'entrée de la machine et la seconde motorisation transmet le couple moteur aux 6 rouleaux actifs de la sortie de la machine 43, 43', 44, 44' et 45'. Chaque rouleau actif est relié à un arbre de sortie de la cage à pignons par un arbre de transmission articulé 60, 61, 61', ...64, 64',65'.
  • La figure 7 représente schématiquement la distribution des pignons dentés à l'intérieur de la boîte à pignons. Un moteur 91 fournit la puissance à la partie entrée de la machine par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 81. L'arbre de sortie de ce réducteur est relié par un accouplement à l'arbre qui porte le pignon P'1, le même arbre attaque par son autre extrémité le rouleau inférieur 41' par l'intermédiaire de l'arbre allonge articulé 61'.. Le pignon P'1 transmet par engrènement le mouvement aux pignons P2 et P1 reliés respectivement aux rouleaux 42 et 41 par l'intermédiaire d'un arbre articulé respectivement 62 et 61. Enfin le pignon P1 transmet par engrènement le mouvement au pignon P'0 qui est relié au rouleau 40' par l'intermédiaire d'une allonge articulée 60' et le pignon P2 transmet par engrènement le mouvement au pignon P'2 qui est relié au rouleau 42' par l'intermédiaire d'une allonge articulée 62'. Ainsi tous les rouleaux actifs de la première partie de la machine sont entraînés en rotation dans le sens convenable pour le défilement du produit 10 et la transmission de la puissance nécessaire à la déformation du produit.
  • De façon équivalente la deuxième partie de la machine est entraînée par un moteur 92 à travers un réducteur de vitesse 82. L'arbre de sortie de ce réducteur de vitesse est relié par un accouplement à l'arbre qui porte le pignon P'4 de la boîte à pignon. Le même arbre est relié à son autre extrémité au rouleau 44' par l'intermédiaire de l'allonge articulée 64'. Le pignon P'4 4 entraîne pair engrènement les pignons P5 et P4 qui entraînent à leur tour par engrènement respectivement les pignons P'5 et P'3, le pignon P'3 entraîne par engrènement le pignon P3. De manière analogue à la première partie de la machine les arbres des pignons P3, P'3, P4, P'4, P5 et P'5 sont reliés aux rouleaux actifs 43, 43', 44, 44', 45 et 45' par les allonges articulées 63, 63', 64, 64', 65 et 65'. Ainsi tous les rouleaux actifs de la section de sortie de la machine à planer sont entraînés en rotation dans le sens convenable pour l'entraînement du produit 10 et peuvent transmettre l'énergie de déformation nécessaire au planage.
  • Il est habituel de déterminer la valeur des couples transmis par la mesure de l'intensité des courants des moteurs 91 et 92 ou par tout autre moyen approprié installé dans les accouplements ou dans les allonges articulées. De tels moyens sont bien connus et ne nécessitent pas d'être décrits d'avantage.
  • Le procédé de l'invention est une régulation de l'imbrication des rouleaux à partir des écarts détectés sur les couples transmis, pour ce faire il faut associer, dans le procédé de l'invention, une régulation de la vitesse de rotation des rouleaux.
  • La figure 4 représente schématiquement cette régulation selon un mode de réalisation du dispositif de l'invention. Le module 100 représente la motorisation des rouleaux et symbolise les moteurs, leurs alimentations et circuits de commande et régulation.
  • Tous ces circuits sont les circuits classiques de commande de moteurs électriques en vitesse et en couple. Ils peuvent d'ailleurs s'appliquer à différents types de moteurs à vitesse variable : moteurs à courant continu ou moteurs asynchrones à fréquence variable. Il n'est pas nécessaire de décrire d'avantage ces circuits et technologies bien connues de l'homme du métier.
  • La machine à planer peut être actionnée par un seul moteur ou par deux moteurs principaux comme il a été expliqué. On peut aussi imaginer une machine dans laquelle chaque rouleau actif 4 aurait une motorisation individuelle. Le principe du procédé de l'invention peut s'appliquer de la même façon. Le module 100 comprend une régulation de la vitesse de rotation des moteurs qui est bien entendu la même pour tous les rouleaux et fonctionne avec la même référence de vitesse Refv, cette référence correspond à la vitesse à laquelle on veut déplacer le produit 10 et au sens du défilement S.
  • On mesure dans le dispositif de motorisation 100 une mesure du couple fournit par le ou les moteur(s), soit par une mesure de l'intensité, soit par des dispositifs appropriés installés sur les arbres de transmission. Cette mesure de couple est introduite dans un premier comparateur 101. Bien entendu le couple fournit par les moteurs ne correspond pas exactement au couple nécessaire à la plastification qui est le seul à pouvoir être utilisé pour le procédé. En effet le fonctionnement d'une machine à planer requiert en général des accélérations importantes pour atteindre la vitesse prévue pour le planage. Les moteurs fournissent donc un couple d'accélération qu'il faut déduire. Pour cela un signal de vitesse issu du module 100 est entré sur un multiplicateur 106 qui reçoit par ailleurs la valeur de l'inertie totale J des parties tournantes de la machine à planer.
  • Ce couple d'accélération est déduit du couple mesuré par le comparateur 101. Dans le cas général d'une machine ayant un seul moteur il n'existe pas d'autre couple puisque, comme il a été dit, la somme des travaux élastiques est nulle sur chaque rouleau et comme la machine travaille sans traction dans le produit à l'entrée et à la sortie, le moteur ne fournit pas de couple supplémentaire. Ainsi à la sortie du comparateur 101 est présent un signal représentatif du couple utilisé pour la plastification du produit 10. Ce signal est comparé à l'aide du circuit 102 à la valeur de référence Refc donnée par le modèle théorique ou par le dispositif de préréglage.
  • L'écart entre ces deux valeurs va servir, selon le procédé de l'invention, à corriger l'imbrication des rouleaux. Comme il a été vu que la variation du couple est sensiblement proportionnelle à l'imbrication, le dispositif de régulation selon l'invention 103 peut comprendre un circuit de régulation qui est un amplificateur PID, proportionnel, intégral et différentiel. Dans le cas présent la partie intégrale sera celle principalement utilisée afin d'assurer la stabilité du dispositif. Le circuit de régulation délivre un signal au circuit de commande de l'imbrication 104 qui règle la position des vérins 3, 3' en faisant varier la position du sommier supérieur 14. Cette action se fait grâce à un circuit hydraulique comportant des pompes et, par exemple, des servo valves mais elle peut aussi être réalisée par tout dispositif susceptible de déplacer le sommier 14 de manière contrôlée. Ces technologies hydrauliques sont aujourd'hui largement utilisées dans divers domaines et particulièrement pour les dispositifs de serrage des planeuses et des cages de laminoir, elles ont fait l'objet de nombreux brevets et il n'est pas utile de les décrire plus en détail.
  • Selon un mode de réalisation plus perfectionné du dispositif de l'invention on peut imaginer une machine à planer ayant une motorisation pour la partie d'entrée et une motorisation pour la partie de sortie selon la représentation des figures 6 et 7. On doit disposer de deux circuits de régulation séparés du type de celui de la figure 4. La partie d'entrée de la machine dans laquelle on réalise une forte plastification pourra fonctionner de la façon décrite plus haut à partir de la mesure de couple correspondant à celle du moteur commandant les rouleaux de planage de l'entrée. Le circuit de régulation 104 va commander les vérins hydrauliques 3 situés du côté de l'entrée. Par contre il n'est pas possible de prévoir un dispositif exactement identique pour la régulation de la section de sortie de la machine. En effet il va généralement se créer une traction dans le produit entre la section d'entrée et la section de sortie du fait des taux de plastification différents entre les deux sections.
  • Une partie de la machine fonctionne avec des courbures importantes et l'autre avec des courbures plus faibles ; les rouleaux, s'il n'y a pas de glissement, imposent la vitesse de la face de la tôle en contact et donc une vitesse de la fibre neutre légèrement supérieure, la survitesse étant proportionnelle à la courbure au point de contact. La vitesse de la fibre neutre étant la même dans toute la machine. Dans le cas de rouleaux couplés mécaniquement des tractions/compressions apparaissent entre les rouleaux et provoquent entre le produit et les rouleaux des glissements qui résolvent la discordance des vitesses. Ces tractions créent un couple moteur ou un couple résistant selon le rouleau considéré. Dans le cas de motorisations séparées de différentes parties de la machine à planer ces couples sont compensés par des couples supplémentaires fournis par les moteurs. L'image du travail de déformation réalisé par le rouleau est alors faussée par l'échange de puissance réalisé par ces tractions.
  • Il convient donc de les prendre en compte dans la régulation. Il est nécessaire pour cela de mesurer les tractions qui prennent naissance entre les différentes parties de la machine dont les motorisations sont différentes et évaluer les écarts d'efforts de traction ΔT. Les couples supplémentaires pris en charge par le moteur sont alors du type RΔT, R étant le rayon d'un rouleau de planage et le circuit de régulation approprié est du type représenté sur la figure 4 bis. Ce circuit est analogue au circuit précédent, il faut simplement corriger le couple mesuré de la valeur du couple induit par les tractions en introduisant le signal RΔT (107) sur une entrée différenciatrice du comparateur 101. Le fonctionnement est ensuite le même que précédemment et le circuit de contrôle de l'imbrication 104 agit sur les vérins hydrauliques 3' situés du côté de la sortie de la machine à planer. On peut aussi envisager de ne pas séparer complètement les actions sur les vérins 3 situés à l'entrée de l'action sur ceux 3' situés à la sortie et de mixer les signaux de commande avec des pourcentages d'action appropriés.
  • Dans le cas d'une machine dans laquelle tous les rouleaux actifs sont à entraînement individuel, et selon une variante perfectionnée du procédé de l'invention, il est nécessaire d'utiliser des dispositifs permettant de déterminer la traction dans le produit 10 au niveau de tous les intervalles situés entre les rouleaux actifs. Le dispositif de l'invention est alors constitué de circuits de régulation du type de celui représenté sur la figure 4 bis et il est possible de commander l'imbrication de chaque rouleau de manière individuelle, par exemple en installant des dispositifs appropriés au niveau des organes de réglage 52.
  • Dans ce type de machine on peut aussi imaginer d'autres types de fonctionnement, en agissant d'une part de manière individuelle sur chaque rouleau actif à partir de la mesure de couple faite sur son moteur d'entraînement, et d'autre par en combinant une action globale à l'aide des vérins hydrauliques 3, 3' et en utilisant un signal de réglage obtenu en combinant les signaux de réglage individuels.
  • Mais l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit à titre de simple exemple, des variantes pouvant être utilisées sans s'écarter du cadre des revendications. On pourra en particulier utiliser des planeuse équipées d'autres types de dispositifs de réglage de l'imbrication des rouleaux actifs, ou encore utiliser d'autres méthodes et mesures permettant de déterminer les couples nécessaires à la plastification du produit.
  • Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée.

Claims (15)

  1. Procédé de planage d'un produit plat (10) sous forme de bande ou de tôle dans une machine à planer du type comportant une cage de soutien fixe (1), deux équipages de planage à rouleaux parallèles (4, 4'), placés respectivement au-dessus et en dessous de la bande, les dispositifs nécessaires (3, 3') au réglage de l'imbrication des rouleaux, des moyens de motorisation (91, 92) des rouleaux de planage, des moyens de mesure au moins globale (100) des couples transmis aux rouleaux de planage par les moteurs, un modèle théorique ou un dispositif de préréglage donnant au moins une valeur de référence (Refv ) de vitesse pour les moteurs des rouleaux de planage (4, 4') et pour la valeur du couple électrique nécessaire à la plastification du produit, caractérisé par le fait que l'on mesure au moins la valeur globale des couples- transmis aux rouleaux de planage et que l'on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit, que l'on compare la valeur déterminée à la valeur de référence du couple donné par le modèle de préréglage, et que l'on agit sur les organes (3, 3') de réglage de l'imbrication des rouleaux de planage pour maintenir la valeur du couple ainsi déterminé utilisé Pour la plastification du produit égale à la valeur de référence (Refc ) donnée par le modèle.
  2. Procédé de planage d'un produit plat (10) sous forme de bande ou de tôle dans une machine à planer selon la revendication 1) caractérisé en ce que l'on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit en corrigeant la mesure par la valeur des couples d'accélération et décélération mis en oeuvre lors des changements de la vitesse de la machine à planer.
  3. Procédé de planage d'un produit plat (10) sous forme de bande ou de tôle selon la revendication 1) dans une machine à planer composée de plusieurs parties dont les rouleaux sont motorisés de manière indépendante par groupes, chaque groupe correspondant à une des parties de la machine de planage, chaque partie comportant des moyens séparés (3, 3') d'imbrication des rouleaux, un modèle théorique ou un dispositif de préréglage donnant au moins une valeur de référence de vitesse pour les moteurs des rouleaux de planage et pour la valeur du couple électrique nécessaire à la plastification du produit dans chaque partie de la machine, caractérisé par le fait que, dans chaque partie, on mesure au moins la valeur globale des couples transmis au groupe de rouleaux de planage correspondant et que l'on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit dans chacune des parties, que l'on compare la valeur déterminée à la valeur de référence du couple donné par le modèle de préréglage pour la même partie de la machine, et que l'on agit sur les organes (3, 3') de réglage de l'imbrication des rouleaux de planage de ladite partie pour maintenir la valeur du couple ainsi déterminé utilisé pour la plastification du produit égale à la valeur de référence donnée par le modèle.
  4. Procédé de planage d'un produit plat (10) sous forme de bande ou de tôle dans une machine à planer selon la revendication 3) caractérisé en ce que l'on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit dans chaque partie de la machine, en corrigeant la mesure par la valeur des couples d'accélération et décélération mis en oeuvre lors des changements de la vitesse de la machine à planer.
  5. Procédé de planage d'un produit plat (10) sous forme de bande ou de tôle dans une machine à planer selon l'une des revendications 3) ou 4) caractérisé en ce que l'on détermine par une mesure ou par le calcul la valeur de la traction induite dans le produit par les différentes parties de la machine de motorisation indépendante, et que l'on en déduit, pour chaque partie, la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit, en corrigeant la mesure par la valeur des couples nécessaires pour équilibrer la traction présente dans le produit dans les zones situées entre chaque partie de la machine à planer.
  6. procédé de planage d'un produit plat (10) sous forme de bande ou de tôle selon l'une des revendications 1) ou 3) dans une machine à planer composée de deux parties, respectivement une en entrée et une en sortie, dont les rouleaux sont motorisés de manière indépendante en deux groupes (91, 92), chaque groupe correspondant à une des parties de la machine de planage, l'imbrication des rouleaux de l'entrée étant plus particulièrement contrôlée par les moyens de serrage de l'entrée(3) de la machine et, respectivement, l'imbrication des rouleaux de la sortie étant plus particulièrement contrôlée par les moyens de serrage de la sortie (3') de la machine, un modèle théorique ou un dispositif de préréglage donnant au moins une valeur de référence de vitesse pour les moteurs des rouleaux de planage et pour la valeur du couple électrique nécessaire à la plastification du produit dans chaque partie de la machine, caractérisé par le fait que l'on mesure sur les rouleaux de l'entrée, respectivement de la sortie, au moins la valeur globale des couples transmis et que l'on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit dans l'entrée, respectivement la sortie, que l'on compare la valeur déterminée à la valeur de référence du couple donné par le modèle de préréglage pour l'entrée, respectivement la sortie, de la machine, et que l'on agit sur les organes (3) de réglage de l'imbrication des rouleaux de planage de l'entrée, respectivement de la sortie (3'), pour maintenir la valeur du couple ainsi déterminé utilisé pour la plastification du produit égale à la valeur de référence donnée par le modèle.
  7. Procédé de planage d'un produit plat (10) sous forme de bande ou de tôle dans une machine à planer selon la revendication 6) caractérisé en ce que l'on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit dans l'entrée, respectivement la sortie de la machine, en corrigeant la mesure par la valeur des couples d'accélération et décélération mis en oeuvre lors des changements de la vitesse de la machine à planer.
  8. Procédé de planage d'un produit plat (10) sous forme de bande ou de tôle dans une machine à planer selon l'une des revendications 6) ou 7) caractérisé en ce que l'on détermine par une mesure ou par le calcul la valeur de la traction induite dans le produit dans la zone située entre les rouleaux de l'entrée et ceux de la sortie et que l'on en déduit, pour l'entrée et pour la sortie, la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit, en corrigeant la mesure par la valeur des couples nécessaires pour équilibrer la traction présente dans le produit dans ladite zone située entre les rouleaux de l'entrée et ceux de la sortie.
  9. Procédé de planage d'un produit plat (10) sous forme de bande ou de tôle selon la revendication 1) dans une machine à planer dont tous les rouleaux sont motorisés individuellement de manière indépendante et comportant des moyens séparés (52) d'imbrication de chaque rouleau, un modèle théorique ou un dispositif de préréglage donnant au moins une valeur de référence de vitesse pour les moteurs des rouleaux de planage et pour la valeur du couple électrique nécessaire à la plastification du produit, caractérisé par le fait que l'on mesure la valeur du couple transmis à chaque rouleau de planage et que l'on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit, que l'on compare la valeur déterminée à la valeur de référence du couple donné par le modèle de préréglage pour le même rouleau, et que l'on agit sur les organes (52) de réglage de l'imbrication dudit rouleau de planage pour maintenir la valeur du couple ainsi déterminé utilisé pour la plastification du produit égale à la valeur de référence donnée par le modèle.
  10. Procédé de planage d'un produit plat (10) sous forme de bande ou de tôle dans une machine à planer selon la revendication 9) caractérisé en ce que l'on détermine la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification du produit, en corrigeant la mesure par la valeur du couple d'accélération et décélération mis en oeuvre lors des changements de la vitesse de la machine à planer.
  11. Procédé de planage d'un produit plat (10) sous forme de bande ou de tôle dans une machine à planer selon l'une des revendications 9) ou 10) caractérisé en ce que l'on détermine par une mesure ou par le calcul la valeur de la traction induite dans le produit entre chaque rouleau et que l'on détermine pour chaque rouleau la valeur réelle du couple utilisé pour la plastification du produit, en corrigeant la mesure par la valeur du couple nécessaires pour équilibrer l'écart de traction présent dans le produit entre l'amont et l'aval de chaque rouleau.
  12. Machine à planer les produits plats (10) sous forme de bande ou de tôle contenant un dispositif de régulation (103) de l'imbrication des rouleaux (4, 4'), la machine étant du type comportant une cage de soutien fixe (1), deux équipages de planage à rouleaux parallèles, placés respectivement au-dessus et en dessous de la bande, les dispositifs nécessaires (3, 3') au réglage de l'imbrication des rouleaux, des moyens de motorisation (91, 92) des rouleaux de planage, des moyens de mesure au moins globale des couples transmis aux rouleaux de planage par les moteurs, un modèle théorique ou un dispositif de préréglage donnant au moins une valeur de référence de vitesse pour les moteurs des rouleaux de planage et pour la valeur du couple électrique nécessaire à la plastification du produit, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour déterminer la valeur réelle des couples utilisés pour la plastification des produits (10), un circuit de régulation de la vitesse (105) des rouleaux permettant son asservissement sur la référence de vitesse donnée par le modèle et un circuit de régulation de l'imbrication des rouleaux (104) agissant sur la position des rouleaux en régulant l'écart entre la référence de couple nécessaire à la plastification du produit donnée par le modèle et la mesure faite sur les rouleaux.
  13. Machine à planer les produits plats (10) contenant un dispositif de régulation (103) de l'imbrication des rouleaux (4, 4') selon la revendication 12, composée de plusieurs parties dont les rouleaux sont motorisés de manière indépendante par groupes, chaque groupe correspondant à une des parties de la machine de planage, chaque partie comportant des moyens séparés 3), 3') d'imbrication des rouleaux caractérisé par le fait que le dispositif de régulation comporte un circuit de régulation de la vitesse (105) des rouleaux permettant son asservissement sur la référence de vitesse donnée par le modèle et un circuit de régulation de l'imbrication (104) des rouleaux pour chaque partie agissant séparément sur la position des rouleaux de chaque partie.
  14. Machine à planer les produits plats (10) contenant un dispositif de régulation (103) de l'imbrication des rouleaux (4, 4') selon la revendication 12, dont les rouleaux sont tous motorisés de manière indépendante, chaque rouleau comportant des moyens séparés d'imbrication (52) caractérisé par le fait que le dispositif de régulation comporte un circuit de régulation de la vitesse (105) des rouleaux permettant son asservissement sur la référence de vitesse donnée par le modèle et un circuit séparé de régulation de l'imbrication (104) de chacun des rouleaux agissant séparément sur la position desdits rouleaux.
  15. Machine à planer les produits plats (10) contenant un dispositif de régulation (103) de l'imbrication des rouleaux (4, 4') selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que le dispositif de régulation est du type proportionnel, intégral et différentiel et qu'il comporte des entrées pour les signaux d'accélération de la machine ainsi que pour les écarts de traction induites dans le produit entre les zones amont et aval de chaque rouleau.
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