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Limiteur de couple à friction perfectionné applicable entre autres au bobinage sous tension contrôlée des feuilles et fils minces.
On sait que, dans les limiteurs de couple à friction, le couple transmis a comme limite supérieure le couple correspon- dant à une fonction de la pression d'application des surfaces de glissement et du coefficient de friction des organes de glissement. le coefficient de friction étant sujet à variation sous l'effet du graissage, de l'état d'usure des surfaces et de leur température, les limiteurs de couple à friction ont un fonction- nement assez irrégulier. Lorsqu'ils sont utilisés au bobinage de feuilles ou de fils de faibles épaisseurs et par suite fragiles, il en résulte des irrégularités de tension et des ruptures de la matière bobinée.
La présente invention a pour objet un entraînement par fric- tion dans lequel le couple transmis par le frottement d'organes appropriés de forme usuelle est rendu pratiquement indépendant du coefficient de friction des surfaces frottantes.Cette inven- tion a aussi pour objet,les moyens de racler aisément la valeur du
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couple transmis par le mécanisme de friction et en parti- culier de le faire varier en fonction du rayon de la bobine lorsque le dispositif est employé dans un mécanisme de bobinage sous tension constante. La même invention est, également, applicable au freinage et permet d'appliquer à un arbre en mouvement un couple de freinage rigoureuse- ment contrôlé et indépendant du coefficient de frottement des garnitures.
Dans les dessins joints :
La fig. 1 représente en coupe schématique un mécanisme limiteur de couple à vis sans fin.
La fig. 2 représente en élévation schématique un mécanisme limiteur de couple à engrenages hélico8aux.
La fig. 3 représente une variante de la réalisa- tion de la fig. 2.
La fig. 4 représente l'application du limiteur de couple à un mécanisme de bobinage sous tension cons- tante.
La fig. 5 représente le dispositif qui permet de faire varier rapidement le réglage du limiteur de couple.
La fig. 6 représente un dispositif de liaison entre le rayon d'enroulement d'une bobine et le limiteur de couple actionnant le moyeu de cette bobine.
La fig. 7 représente un dispositif à cellule photo-électrique réglant le limiteur de couple en fonc- tion du rayon de la bobine en formation.
La fig. 8 représente la liaison mécanique entre les organes de réglage d'un limiteur de couple et un va- riateur de vitesse, afin de réduire le travail de glisse- ment.
Ces figures ne sont données qu'à titre d'exemples et les dispositifs représentés par les dessins ne sont pas limitatifs de l'invention qui comprend, également, les
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variantes et modifications éventuelles conformes à son esprit.
En se référant à la fig. 1, on voit qu'un moteur électrique 1, ou toute autre force motrice, entraine une vis sans fin 2, engrenant avec une roue 3 sur laquelle est appliqué le couple résistant. L'arbre 4 de cette vis sans fin peut tourillonner et glisser longitudinalement dana ses supports. Cet arbre est relié à l'arbre moteur par une friction dont les plateaux 5 sont calés sur l'arbre 4 en rotation, et peuvent légèrement glisser sur lui à l'ex- ception du disque 6 qui sert de butée ; élément de la friction est constitué par les disques 7 solidaires en rotation de la cloche 8 elle-même calée sur l'arbre du: moteur électrique.
Cet ensemble de disques de friction se comporte comme un embrayage ou une friction classiques et peut transmettre à la vis sans fin des couples qui seront fonction de la poussée E appliquée en bout de l'arbre 4 et pressant les disques les uns contre les autres avec une force plus ou moins grande. Le système de friction pepré- senté est un système à disques multiples mais le principe de l'invention est applicable à une friction à deux disques ou à uae friction à cônes des systèmes couramment employés dans l'industrie.
Le fonctionnement est le suivant : Une poussée déterminée étant appliquée en E soit par un levier, soit par un ressort, le moteur 1 entraine la vis sans fin 2 par l'intermédiaire de la friction 5, 6, 7, 8 ; par ailleurs, l'entraînement, dans le sens de la flèche, de la roue 3 sur l'axe de laquelle est appliqué le couple résistant, engendre sur la vis sans fin une poussée axiale D fonction du couple transmis et dont l'action contraire à celle de la poussée E diminue la pression de serrage des plateauxdà friction.
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Il en résulte que la pression de serrage des plateaux de friction est, à tout instant : P = E - D.
On conçoit aisément que, par un choix judicieux des ma- tières, du nombre et des dimensions des disques de fric- tion, il est possible d'obtenir l'entrainement pour une' valeur de P très minime par rapport à la réaction D.
De'telle sorte que la moindre augmentation du couple résistant se traduit par une grande diminution de la poussée d'embrayage, ce qui occasionne immédiatement le glissement.
Il est à noter que cette utilisation de la poussée axiale de la vis sans fin, permet de rendre le li- miteur de couple très précis et insensible aux variations du coefficient de friction des surfaces de frottement.
En se référant à la fig. 2, on voit que le mo- teur 9 entraine, par son arbre 10 tourillonnant dans le palier 11 qui le maintient rigidement dans le sens axial, le plateau de friction 12, lequel entraine par frottement le pla teau 13 sur l'arbre 14 duquel, est calé le pignon hélicoïdal 16 dont l'arbre 17 tourillonne dans les paliers 18 et 19 qui le fixent 2xialement.
Comme dans la réalisation de la fig. 1, un couple résistant appliqué sur l'arbre 17 engendrera sur le pignon 15 une poussée axiale D telle que, à tout instant, la pression P, appliquant le s disques de friction l'un contre l'autre, sera égale à P = E - D.
Les explications données à propos de la réalisa- tion de la fige 1 s'appliquent intégralement au mécanisme de la f ig . 2.
En se référant à la fig. 3, le mécanisme repré- senté est applicable, dans l'ensemble d'une machine, sur un arbre existant, et de telle sorte que cet arbre conserve la même direction, la même vitesse et le même sens de ro- tation après interposition du limiteur de couple.
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Cet arbre 20 qui sert d'arbre moteur au disposi- tif est solidaire d'une roue dentée 21, dans le prolonge- ment de l'arbre 20 et indépendant de lui, un arbre 22 est solidaire d'une roue dentée à denture hélicoïdale 23.
L'arbre 22 et la roue 23 sont montés de façon à ne pouvoir subir aucun déplacement aial, et l'arbre 22 sert d'arbre d'utilisation sur lequel est appliqué le couple résistant.
On voit qu'ainsi l'application du dispositif selon l'in- vention, sur une machine existante ne modifie pas la po- sition et l'alignement de l'axe 20 qui occupait primitive- ment la place de l'arbre 22.
La roue 21 engrène avec un pignon 24 calé sur un arbre 25 tourillonnant dans un roulement à billes à gorge profonde 26 qui le fixe en position longitudinale.
Un dispositif à friction à disques multiples 27 (ou à cône, ou à 2 disques) assure une liaison à friction de l'arbre 25 avec l'arbre 28 portant le pignon 29 à denture hélicoïdale engrenant avec la roue 23. L'arbre 25 tournant à une vitesse supérieure à celle de l'arbre 20, cette dis- position permet de réduire les dimensions du mécanisme de friction.
Ainsi que dans les diverses réalisations décrites la poussée axiale D engendrée sur le pignon est équilibrée par la charge E que le levier coudé 30 pivotant autour de l'axe 31 applique en bout de l'arbre 28 sous l'influence du poids 32.
Le fonctionnement de l'appareil est identique à celui du dispositif représenté et décrit dans la fige 2.
La réalisation décrite peut comporter, sans modification du principe revendiqué : a) des dimensions d'engrenages telles que lorsque la friction fonctionne sans glissement,l'arbre 22 tourne à une vitesse différente de l'arbre moteur 20.
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b) L'engrenage hélicoïdal 23 peut être place sur l'arbre primaire 20 et l'engrenage à denture cylindrique 21 sur l'arbre secondaire 22.
En se référant à la fig. 4,'on voit en 33 la bobine représentée en traits mixtes, dont le mandrin ou noyau est solidaire ou en liaison avec le mécanisme de commande. La bobine se constitue par enroulement d'une feuille 35 pour laquelle on a admis une traction T, anta- goniste à l'enroulement et destinée à assurer le serrage des couches.
Dans le cas de la figure, la force motrice assu- rant l'enroulement est fournie par un moteur électrique 36 qui actionne le mécanisme par l'intermédiaire d'une cour- roie par exemple.
Le mécanisme comprend, essentiellement, une vis sans fin 37, portée par deux tourillons 38 et 39 et portant un plateau de friction 40 claveté au tourillon 39.
Le dispositif comprend un deuxième plateau de friction 41 solidaire de l'arbre moteur 42. La vis sans fin 37 est en prise avec une roue dentée 43 solidaire de l'arbre entrai- nant le mandrin de la bobine 34.
On conçoit aisément, qu'en soumettant les pla- teaux de friction 40 et 41 à une pression convenablement choisie, ils puissent remplir le rôle de limiteur d'effort comme il a été expliqué plus haut.
On conçoit également qu'en raison de la trans- mission de puissance de la vis sans fin 37 à la roue dentée 43, une réaction D prend naissance, qui, si on admet T constant, est fonction du rayon R de bobinage.
Cette réaction t end à écarter le poteau 40 entraîné, du plateau 41 entraineur et, par conséquent, tend à dimi- nuer le couple transmis .
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Par ailleurs, le couple à appliquer sur l'arbre 34 porte-bobine, étant fonction du produit T x R (T constant) le couple moteur à appliquer à la vis sans fin sera fonc- tion de R, et en conséquence, les plateaux de friction devront être appliqués l'un sur l'autre avec une force à chaque instant proportionnelle au rayon de la bobine.
Ce résultat est obtenu par un levier articulé en 44, dont un des bras 45 agit dans la direction E, sur l'ex- trémité du tourillon 38, le deuxième bras 46 du levier é- tant soumis à l'action d'un contrepoids 47, dont le point d'application est réglé par un tâteur à galet 48 roulant sur la bobine à construire. Le galet 48 et le poids 47 sont constamment rappelés par le fil 49 et le contrepoids 50.
Cette disposition permet de faire agir le contre- poids 47 avec un bras de levier égal, à chaque instant, au rayon R de la bobine et de transmettre, ainsi par le levier 45, aux plateaux, une pression de friction E qui est, à chaque instant, également fonction du rayon de la bobine.
Il en résulte que la pression des plateaux de friction l'un sur l'autre est : P = E - D. Comme E et D sont fonction du rayon de la bobine, leur différence est, également, fonction de ce rayon et, finalement, P est également fonction du rayon R de la bobine, ce qui permet d'assurer la constance de la tension T d'@aroulement
Dans le cas où, pour une raison quelconque, le coefficient de friction des plateaux s'accroît (grippage, défaut de graissage, échauffement, etc...) la tension de la matière à bobiner a également tendance à s'accroître, entrainant une augmentation de la réaction P qui exerce alors une action corrective sur l'embrayage,
de sorte que l'on obtient une quasi-indépendance de la tension T d'en- roulement par rapport au coefficient de frottement de la garniture des plateaux de friction.
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Naturellement, la réalisation de la fig. 4 n'a aucun sens limitatif et le mécanisme de bobinage sous tension constante peut, également, être réalisé sous la forme des limiteurs de couple des figures 1, 2,3, avec frictions à disques simples, à disques multiples ou à cônes.
Selon la fig. 5, le système à levier coudé, sur lequel un contrepoids ou un ressort agissent suivant un bras de levier égal au rayon de bobinage, est disposé de manière à permettre un réglage de la poussée axiale E exercée sur la vis sans fin, poussée destinée à équilibrer la réaction axiale et à produire la pression d'embrayage.
Le levier 51,52, 53 est articulé en 52 par un axe porté par un coulisseau 54, se déplaçant suivant un axe perpendiculaire à celui du poussoir 55 agissant en bout de la vis sans fin. On conçoit que, si, par le jeu de la manivelle 56, commandant la vis 57, on fait glisser le coulisseau 54, dans les glissières 58 et 59 solidaires du bâti de l'appareil, on fera varier le bras de levier L de la branche 52-53 du levier coudé. Comme cette manoeuvre est sans action sur le point d'application 60 du poids 61, la poussée E variera en raison inverse de L et on pourra ainsi régler, même en marche, la tension de bobinage.
Selon la réalisation de la fig. 6, la bobine 62 étant en cours d'enroulement, le galet palpeur 63 est porté par un piston 64 qui glisse dans un tube 65, lui- même fixé au sol par la colonne 66. Le tube 65 est arti- culé sur la colonne par un axe 67 permettant de basculer l'ensemble pour permettre les opérations d'enlèvement de la bobine. Un système à ressort (.non représenté) pousse constamment le galet palpeur contre la surface de la bobine .
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Le tube 65 porte une butée et le piston 64 porte, également, une butée. Ces deux butées servent de fixation respectivement à la gaine et aucable d'une transmission "Bowden" 68 qui, épousant le parcours que l'on désirera, transmettra au chariot 69et à son poids, les déplacements du galet 63 et du piston dont il est solidaire. Les déplacements du chariot 69 sur le levier 70 pourront donc être tels que la distance, du chariot 69 à l'axe d'articulation fil du levier, soit toujours égale à R, rayon de bobinage constamment mesuré par le galet palpeur.
Comme une transmission Bowden ne peut travailler que dans un sans, le levier 7L est monté avec une pente telle que le cable du Bowden soit constamment tendu.
Il est à remarquer qu'avec de dispositif, lors- qu'on relève le galet, son mécanisme de poussée le met immédiatement à la position correspondant au plus petit rayon de bobinage et que le chariot 69 prend, lui-même, la position correspondant à la transmission du couple minimum sur le tourillon de la bobine.
Cette disposition permet d'éclipser facilement le galet palpeur et de l'installer à l'endroit le plus favorable.
La fig. 7 représente une réalisation de tâteur par cellule photo-électrique.
La bobine 72 étant en bobinage, un axe 73 tou- rillonnant dans deux paliers non représentés, fixés au bâti de la machine, porte deux bras 74 et 75 dont l'é- cartement est supérieur à la longueur de la bobine, de telle sorte que ces deux bfas invariablement liés entre- eux par l'axe 73 puissent osciller en embrassant la bobine dans le sens de la longueur. Le prolongement 76
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du bras 75 peut, par une liaison directe comme représentée, ou par une liaison d'un type quelconque, assurer le dépla- cement du poids roulant 77 sur le levier 78 articulé en 79, qui transmet, par son bras 80, une poussée axiale à l'axe de la vis sans fin 'd'attaque du bobinage, comme décrit dans les réalisations précédentes.
De plus, le bras 74 porte une lampe électrique sous capot cylindrique 81 dont le faisceau lumineux étroit est dirigé sur une cellule photo-électrique logée dans un capot 82 coaxial au capot 81
Le tout est arrangé de tellesorte que les po- sitions du contrepoids définies par la côte R soient telles que si l'on appelle r, le rayon de la bobine, on ait, à chaque instant R - constante. La fourche 73-74-75 étant supposée immobile, on voit que lorsque le diamètre de la bobine augmente, la matière à bobiner vient intercepter le faisceau lumineux. La cellule photo-électrique n'est plus éclairée et agit sur un râlais 83 qui démarre le mo- teur 84 et fait tourner la roue 85 par la vis sans fin 86.
Cette rotation déplace la fourche 73-74-75 grâce au jeu du bouton de manivelle 87, de la bielle 88 et de l'articu- lation 89. Le mouvement s'arrête dès que, la fourche 73-74- 7 s'étant suffisamment déplacée, le rayon lumineux émis par 81 éclaire à nouveau la cellule photo-électrique 82.
Le bras 75, au cours de son déplacement, propr- tionnel au diamètre de la bobine, entraine le contrepoids 77 le long du levier 78 articulé en 79, la branche 80 agissant comme déjà décrit sur l'embrayage de la vis sans fin du limiteur de couple.
Un inverseur 90 permet de brancher le moteur soit sur le relai en rapport avec la cellule, soit sur une dérivation du réseau 91, et ainsi, soit de faire contraler le fonctionnement du moteur par la cellule, soit de rame- ner rapidement les bras 74 et 75 et le poids 77 dans la position correspondant au début de bobinage.
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Ce dispositif permet donc de produire les de- placements requis du poids 77 sur son levier 78 pour as- surer, selon l'invention, un bobinage sous tension cons- tante, sans qu'aucun contact matériel de tâteur risque d'endommager la surface de la matière bobinée et sans qu'un organe matériel puisse gêner les opérations néces- sitant un accès à la bobine en confection.
En se référant à la fig. 8, on voit un dispositif dans lequel on accouple au tâteur un variateur de vitesse qui fournit à la broche de bobinage une vitesse approchée de la vitesse désirée mais légèrement supérieure, le sys- tème de friction n'intervenant plus qupour effectuer la correction de vitesse et régulariser la tension.
Le mécanisme de bobinage est commandé par l'arbre 92 portant une poulie à flasques écartables 93-94 dont le flasque mobile 94 est rappelé par un ressort 95 tendant à serrer la courroie 96 et à la chasser vers la périphérie de la poulie. Cette courroie entraine une poulie à flas- ques écartables 97-98 solidaire de la vis 166.
Le flasque 98 glisse, par une douille 99, sur l'arbre 100 et cette douille est appuyée sur l'extrémité 101 d'un levier 102 articulé en 103. Ce levier est, lui- même manoeuvré par une bielle 104 reliée au contrepoids 105 dont les positions sont liées au diamètre de la bobine.
On comprend qu'avec un choix judicieux des dimensions de poulies et des bras.: de leviers, on puisse, avec un moteur à vitesse constante sur l'arbre 92, actionner la vis 106 et partant, le mandrin de la bobine, à une vitesse qui limite le glissement dans la friction 107 à une très 'faible valeur.
Naturellement, dans cette réalisation de la fig. 8, il est possible de commander le rapport des vi-
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tesses du réducteur par une liaison mécanique simple du levier 102 à un des organes du mécanisme d'asservissement, dans le cas où l'on emploierait, pour le ttage de la bobine, les réalisations des fig. 6 et 7 (par exemple dans le cas de la fige 7 la liaison par une bielle du le- vier 102 au bouton de manivelle 87 ou à un bouton de manivelle spécial.
Tout ce quprécède suppose que, dans le limi- teur de couple l'axe moteur 1 de la fig. 1, 10 de la fig.2, 20 de la fig. 3, 42 de la fig. 4, soient en rotation, mais si l'on imagine ces axes immobilisés, et que l'on applique sur les arbres secondaires un couple tendant à les faire tourner en sens inverse du sens d'entraînement normal, on verra que la friction se comportera comme un frein dont le fonctionnement sera conditionné par la relation P = E-D et que ce frein jouira des mêmes qualités d'auto-régulation que le limiteur de couple.
Cette propriété est très importante car elle permet d'utiliser, par exemple, le même appareil au bobi- nage d'une bobine sous tension constante, puis, en immo- bilisant le moteur, à son dévidage sous tension constante.
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Advanced friction torque limiter applicable, among other things, to the winding under controlled tension of thin sheets and wires.
It is known that, in friction torque limiters, the torque transmitted has as an upper limit the torque corresponding to a function of the application pressure of the sliding surfaces and of the coefficient of friction of the sliding members. since the coefficient of friction is subject to variation under the effect of lubrication, the state of wear of the surfaces and their temperature, friction torque limiters operate quite irregularly. When they are used for winding thin sheets or wires which are consequently fragile, the result is tension irregularities and breaks in the wound material.
The present invention relates to a friction drive in which the torque transmitted by the friction of suitable members of customary shape is made practically independent of the coefficient of friction of the friction surfaces. This invention also relates to the means to easily scrape the value of
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torque transmitted by the friction mechanism and in particular to vary it as a function of the radius of the coil when the device is used in a winding mechanism under constant tension. The same invention is also applicable to braking and makes it possible to apply to a moving shaft a strictly controlled braking torque independent of the friction coefficient of the linings.
In the attached drawings:
Fig. 1 shows a schematic sectional view of a worm gear torque limiting mechanism.
Fig. 2 shows in schematic elevation a torque limiting mechanism with helico8aux gears.
Fig. 3 represents a variant of the embodiment of FIG. 2.
Fig. 4 shows the application of the torque limiter to a winding mechanism under constant tension.
Fig. 5 shows the device which makes it possible to quickly vary the setting of the torque limiter.
Fig. 6 shows a connecting device between the winding radius of a coil and the torque limiter actuating the hub of this coil.
Fig. 7 shows a photocell device adjusting the torque limiter as a function of the radius of the coil being formed.
Fig. 8 shows the mechanical connection between the adjusting members of a torque limiter and a speed variator, in order to reduce the sliding work.
These figures are given only by way of example and the devices represented by the drawings are not limiting of the invention which also comprises the
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variations and possible modifications in accordance with its spirit.
Referring to fig. 1, it can be seen that an electric motor 1, or any other driving force, drives a worm 2, meshing with a wheel 3 on which the resistive torque is applied. The shaft 4 of this worm can journal and slide longitudinally in its supports. This shaft is connected to the motor shaft by a friction whose plates 5 are wedged on the rotating shaft 4, and can slide slightly on it with the exception of the disc 6 which serves as a stop; friction element consists of the discs 7 integral in rotation with the bell 8 itself wedged on the shaft of the: electric motor.
This set of friction discs behaves like a conventional clutch or friction and can transmit torques to the worm which will be a function of the thrust E applied at the end of the shaft 4 and pressing the discs against each other with a greater or lesser force. The friction system shown is a multiple disc system, but the principle of the invention is applicable to two disc friction or to cone friction systems commonly used in industry.
The operation is as follows: A determined thrust being applied at E either by a lever or by a spring, the motor 1 drives the worm 2 via the friction 5, 6, 7, 8; moreover, the drive, in the direction of the arrow, of the wheel 3 on the axis of which the resistive torque is applied, generates on the endless screw an axial thrust D depending on the transmitted torque and whose opposite action to that of thrust E decreases the clamping pressure of the friction plates.
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It follows that the clamping pressure of the friction plates is, at all times: P = E - D.
It is easily understood that, by a judicious choice of the materials, the number and the dimensions of the friction discs, it is possible to obtain the entrainment for a very small value of P compared to the reaction D.
In this way, the slightest increase in resistive torque results in a large decrease in clutch thrust, which immediately causes slipping.
It should be noted that this use of the axial thrust of the endless screw makes it possible to make the torque limiter very precise and insensitive to variations in the coefficient of friction of the friction surfaces.
Referring to fig. 2, it can be seen that the motor 9 drives, through its shaft 10 journaling in the bearing 11 which holds it rigidly in the axial direction, the friction plate 12, which drives the plate 13 by friction on the shaft 14 of which , is wedged the helical pinion 16 whose shaft 17 is journaled in the bearings 18 and 19 which fix it 2xially.
As in the embodiment of FIG. 1, a resistive torque applied to the shaft 17 will generate on the pinion 15 an axial thrust D such that, at any time, the pressure P, applying the friction discs against each other, will be equal to P = E - D.
The explanations given in connection with the realization of fig 1 apply in full to the mechanism of fig. 2.
Referring to fig. 3, the mechanism shown is applicable, in the whole of a machine, on an existing shaft, and in such a way that this shaft maintains the same direction, the same speed and the same direction of rotation after interposition of the torque limiter.
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This shaft 20 which serves as the drive shaft for the device is integral with a toothed wheel 21, in the extension of the shaft 20 and independent of it, a shaft 22 is integral with a toothed wheel with helical toothing. 23.
The shaft 22 and the wheel 23 are mounted so as not to be able to undergo any aial displacement, and the shaft 22 serves as a working shaft on which the resistive torque is applied.
It can thus be seen that the application of the device according to the invention on an existing machine does not modify the position and the alignment of the axis 20 which originally occupied the place of the shaft 22.
The wheel 21 meshes with a pinion 24 wedged on a shaft 25 journaled in a deep groove ball bearing 26 which fixes it in a longitudinal position.
A friction device with multiple discs 27 (or with a cone, or with 2 discs) provides a friction connection of the shaft 25 with the shaft 28 carrying the helical-toothed pinion 29 meshing with the wheel 23. The shaft 25 rotating at a speed greater than that of the shaft 20, this arrangement makes it possible to reduce the dimensions of the friction mechanism.
As in the various embodiments described, the axial thrust D generated on the pinion is balanced by the load E that the elbow lever 30 pivoting around the axis 31 applies to the end of the shaft 28 under the influence of the weight 32.
The operation of the device is identical to that of the device shown and described in fig 2.
The embodiment described may include, without modifying the claimed principle: a) gear dimensions such that when the friction operates without sliding, the shaft 22 rotates at a speed different from the motor shaft 20.
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b) The helical gear 23 can be placed on the primary shaft 20 and the cylindrical toothed gear 21 on the secondary shaft 22.
Referring to fig. 4, 'we see at 33 the coil shown in phantom, the mandrel or core is integral with or in connection with the control mechanism. The coil is formed by winding a sheet 35 for which a traction T has been allowed, antagonistic to the winding and intended to ensure the tightening of the layers.
In the case of the figure, the driving force ensuring the winding is provided by an electric motor 36 which actuates the mechanism by means of a belt for example.
The mechanism essentially comprises a worm 37, carried by two journals 38 and 39 and carrying a friction plate 40 keyed to the journal 39.
The device comprises a second friction plate 41 integral with the motor shaft 42. The worm 37 engages with a toothed wheel 43 integral with the shaft driving the mandrel of the reel 34.
It is easily understood that by subjecting the friction plates 40 and 41 to a suitably chosen pressure, they can fulfill the role of force limiter as has been explained above.
It will also be understood that due to the transmission of power from the worm 37 to the toothed wheel 43, a reaction D takes place which, if T is assumed to be constant, is a function of the radius R of the winding.
This reaction tends to move the driven post 40 away from the drive plate 41 and, consequently, tends to reduce the torque transmitted.
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Moreover, the torque to be applied to the spool holder shaft 34, being a function of the product T x R (T constant) the motor torque to be applied to the worm screw will be a function of R, and consequently, the plates friction should be applied to each other with a force at each moment proportional to the radius of the coil.
This result is obtained by a lever articulated at 44, one of the arms 45 of which acts in the direction E, on the end of the journal 38, the second arm 46 of the lever being subjected to the action of a counterweight. 47, the point of application of which is adjusted by a roller feeler 48 rolling on the reel to be constructed. The roller 48 and the weight 47 are constantly recalled by the wire 49 and the counterweight 50.
This arrangement makes it possible to cause the counterweight 47 to act with a lever arm equal, at all times, to the radius R of the coil and to transmit, thus by the lever 45, to the plates, a friction pressure E which is, at every moment, also a function of the radius of the coil.
As a result, the pressure of the friction plates on each other is: P = E - D. As E and D are a function of the radius of the coil, their difference is, also, a function of this radius and, finally , P is also a function of the radius R of the coil, which makes it possible to ensure the constancy of the winding tension T
In the event that, for whatever reason, the friction coefficient of the plates increases (seizing, lack of lubrication, heating, etc ...) the tension of the material to be wound also tends to increase, causing a increase in the reaction P which then exerts a corrective action on the clutch,
so that one obtains a quasi-independence of the tension T of winding with respect to the coefficient of friction of the lining of the friction plates.
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Naturally, the realization of FIG. 4 has no limiting meaning and the winding mechanism under constant tension can also be produced in the form of the torque limiters of FIGS. 1, 2, 3, with single disc, multiple disc or cone friction friction.
According to fig. 5, the angled lever system, on which a counterweight or a spring acts according to a lever arm equal to the winding radius, is arranged so as to allow adjustment of the axial thrust E exerted on the worm, thrust intended to balance the axial reaction and produce the clutch pressure.
The lever 51, 52, 53 is articulated at 52 by an axis carried by a slide 54, moving along an axis perpendicular to that of the pusher 55 acting at the end of the worm. It will be understood that, if, by the play of the crank 56, controlling the screw 57, the slide 54 is made to slide, in the slides 58 and 59 integral with the frame of the apparatus, the lever arm L of the branch 52-53 of the elbow lever. As this maneuver has no action on the point of application 60 of the weight 61, the thrust E will vary inversely with L and it will thus be possible to adjust, even while running, the winding voltage.
According to the embodiment of FIG. 6, the reel 62 being being wound up, the feeler roller 63 is carried by a piston 64 which slides in a tube 65, itself fixed to the ground by the column 66. The tube 65 is articulated on the column. by an axis 67 allowing the assembly to be tilted to allow the operations of removing the coil. A spring system (. Not shown) constantly pushes the feeler roller against the surface of the coil.
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The tube 65 carries a stopper and the piston 64 also carries a stopper. These two stops are used for fixing respectively to the sheath and to the cable of a "Bowden" transmission 68 which, following the path that will be desired, will transmit to the carriage 69 and its weight, the movements of the roller 63 and of the piston of which it is. solidarity. The movements of the carriage 69 on the lever 70 may therefore be such that the distance from the carriage 69 to the lever wire hinge axis is always equal to R, the winding radius constantly measured by the feeler roller.
As a Bowden transmission can only work in one without, the 7L lever is mounted with such a slope that the Bowden cable is constantly stretched.
It should be noted that with this device, when the roller is raised, its pushing mechanism immediately puts it in the position corresponding to the smallest winding radius and that the carriage 69 itself takes the corresponding position. transmission of the minimum torque on the spool journal.
This arrangement makes it easy to eclipse the feeler roller and install it in the most favorable location.
Fig. 7 shows an embodiment of a feeler using a photoelectric cell.
The reel 72 being in winding, an axis 73 rotating in two bearings not shown, fixed to the frame of the machine, carries two arms 74 and 75 whose spacing is greater than the length of the reel, in such a way that these two bfas invariably linked together by the axis 73 can oscillate by embracing the coil in the direction of the length. Extension 76
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of the arm 75 can, by a direct connection as shown, or by a connection of any type, ensure the displacement of the rolling weight 77 on the lever 78 articulated at 79, which transmits, by its arm 80, an axial thrust to the axis of the worm 'driving the winding, as described in the previous embodiments.
In addition, the arm 74 carries an electric lamp under a cylindrical cover 81, the narrow light beam of which is directed onto a photoelectric cell housed in a cover 82 coaxial with the cover 81.
The whole is arranged in such a way that the positions of the counterweight defined by the dimension R are such that if we call r, the radius of the coil, we have, at each instant R - constant. The fork 73-74-75 being assumed to be stationary, it can be seen that when the diameter of the coil increases, the material to be wound comes to intercept the light beam. The photoelectric cell is no longer lit and acts on a rail 83 which starts the motor 84 and turns the wheel 85 by the worm 86.
This rotation moves the fork 73-74-75 thanks to the play of the crank knob 87, the connecting rod 88 and the articulation 89. The movement stops as soon as, the fork 73-74-7 having sufficiently displaced, the light ray emitted by 81 again illuminates the photoelectric cell 82.
The arm 75, during its displacement, proportional to the diameter of the reel, drives the counterweight 77 along the lever 78 articulated at 79, the branch 80 acting as already described on the clutch of the worm of the limiter. couple.
An inverter 90 makes it possible to connect the motor either to the relay in relation to the cell, or to a bypass of the network 91, and thus, either to have the operation of the motor checked by the cell, or to quickly retract the arms 74 and 75 and the weight 77 in the position corresponding to the start of winding.
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This device therefore makes it possible to produce the required movements of the weight 77 on its lever 78 to ensure, according to the invention, a winding under constant tension, without any material contact of the feeler running the risk of damaging the surface. of the coiled material and without a material member being able to hinder the operations requiring access to the reel being assembled.
Referring to fig. 8, we see a device in which a speed variator is coupled to the feeler which supplies the winding spindle with a speed approaching the desired speed but slightly higher, the friction system only intervening to carry out the speed correction. and regulate the tension.
The winding mechanism is controlled by the shaft 92 carrying a pulley with spreadable flanges 93-94, the movable flange 94 of which is biased by a spring 95 tending to tighten the belt 96 and to drive it towards the periphery of the pulley. This belt drives a pulley with retractable flanges 97-98 integral with the screw 166.
The flange 98 slides, via a sleeve 99, on the shaft 100 and this sleeve is pressed on the end 101 of a lever 102 articulated at 103. This lever is itself operated by a connecting rod 104 connected to the counterweight 105 whose positions are linked to the diameter of the coil.
It is understood that with a judicious choice of the dimensions of the pulleys and of the arms: of levers, it is possible, with a motor at constant speed on the shaft 92, to actuate the screw 106 and hence the spool mandrel, at a speed which limits the slip in the friction 107 to a very low value.
Of course, in this embodiment of FIG. 8, it is possible to control the gear ratio
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tesses of the reducer by a simple mechanical connection of the lever 102 to one of the members of the servo mechanism, in the case where one would use, for the ttage of the coil, the embodiments of FIGS. 6 and 7 (for example in the case of pin 7 the connection by a connecting rod of the lever 102 to the crank button 87 or to a special crank button.
All that precedes supposes that, in the torque limiter motor shaft 1 of fig. 1, 10 of fig. 2, 20 of fig. 3, 42 of fig. 4, are rotating, but if we imagine these axes immobilized, and we apply to the secondary shafts a torque tending to make them rotate in the opposite direction to the normal drive direction, we will see that the friction will behave like a brake whose operation will be conditioned by the relation P = ED and that this brake will enjoy the same self-regulating qualities as the torque limiter.
This property is very important because it makes it possible to use, for example, the same device for winding a coil under constant voltage, then, by immobilizing the motor, for unwinding it under constant voltage.