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L'invention a pour objet un.'dispositif de transmission de puissance entre un arbre à vitesse constante et un .arbre à vitesse variable comprenant des dispositifs mécaniques pour faire tourner l'arbre à vitesse variable avec une courbe de vitesse telle que la vitesse de l'arbre à- vitesse constance soit lamoyenne entre les vitesses maximum et minimum de. 1'arbre à vitesse, variable.
L'invention a également pour objet une cisaille du type dit "cisaille volante" utilisa pour découper on longueurs courtes un objet allongé mobile, ladite cisaille volante comprenant un tambour de coupe rotatif, un moteur, un volant et
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un dispositif de liaison entre le moteur et le tambour et le volante ce dispositif de liaison compreant des dispositifs mécaniques pour faire tourner le tambour et le volant à desvites- ses variables, les courbes de vitesse du tambour et du volant étant les mêmes mais déphasées de 180 l'une par rapport à l'autre, la somme des vitesses du tambour et du volant étant constante à tout moment.
Des cisailles volantes possédant des systèmes d'engre- nages elliptiques sont utilisées habituellement pour couper des bandes d'acier en feuilles. Des cisailles convenant pour ce procédé sont décrites dans les brevets des Etats-Unis. n 2.180.202 déposé le 4 Octobre 1937 et ? 2. 670.796 déposé le 10 janvier 1951. Les cisailles décrites dans le premier des brevets précités conviennent pour couper des tôles à des vitesses relativement faibles mais ne conviennent pas pour couper toutes les longueurs de tôles à des vitesses élevées tellesque 250 m par minute et davantage.
Les cisailles repré- sentées dans le second des brevets précités conviennent pour couper à des vitesses plus élevées que les cisailles du premier brevet, mais ces cisailles nécessitent l'emploi de tambours doubles, et elles ne suppriment pas les difficultés essentielles indiquées ici. Les cisailles de ce-type sont utilisées pour couper des feuilles de tôle à partir de bandes recouvertes par électroly- se et la vitesse d'application du revêtement ne peut pas être supérieure à la vitesse à laquelle la bande peut être coupée en tôle avec précision. Dans certains cris, pour utiliser des vitesses de revêtement plus grandes, la'bande est enroulée, puis coupée sur une autre cisaille mais ce procédé accroît le prix de cisaillage.
La'fabrication des boites de conserves nécessi- te des tôles étaméps dont la longueur varie de 45 à 107 cm avec une tolérance le + 1,6 mm. Fréquemment, il est impossible d'obtenir
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ces tolérances avec les cisailles actuelles lorsqu'on travaille à des vitesses élevées. Un système d'engrenages elliptiques est prévu sur les cisailles pour faire varier la vitesse du tambour de coupe pendant son cycle de rotation, la vitesse périphérique du tambour de coupe correspondant à la vitesse de la bande au moment de la coupe.
Un volant est monté pour contre-balancer les efforts des tambours de coupe, mais la disposition est telle que l'effort est contre-balancé en partie seulement de telle sorte que les arbres dans le système moteur sont soumis à une inversion complète du couple pour une rotation de 90 . Ce défaut dans l'équilibrage est la raison majeure du manque de précision dans le travail des cisailles. En outre, ce défaut d'équilibrage provoque, dans une large mesure, des vibra- tions dans le système'ce qui entraîne une usure excessive de tou- tes les parties mobiles. Le système d'engrenages elliptiques actuels consiste en 'trois pignons elliptiques à axe de rotation focal, le pignon du centre étant relié à l'arbre moteur, les engrenages extérieurs étant reliés respectivement au tambour et au volant d'équilibrage.
Ce dispositif est tel que la vitesse moyunne du système n'est pas la moyenne entre les vitesses maximum et minimum. Bien plus, si on prend pour unité la valeur de lavitesse moyenne pour ces pignons ayant un rapport elliptique égal à 2, la valeur d e la vitesse minimum sera de 0,707 et celle de la vitesse maximum sera de 1,414. En conséquence, si la vitesse décroît à partir du maximum, elle atteindra la vitesse moyenne arith- métique après une rotation de 70 au lieu de 90 . Etant donné que le couple accélérateur esproportionnel à la variation de lavitesse angulaire, ce couple ne varie pas de façon uniforme pendant le cycle, cequi entraîne l'inver- sion du couple qour une rotation de 90 .
En d'autres termes, alors que les courbes de vitesse du volant d'équilibrage et du
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tambour de coupe ont la môme forme, elles sont déphasées de 180 l'une par rapport à l'autre, de telle sorte que la courbe du moment pour le volant d'équilibrage croît lentement tandis que lacourbe lu moment pour le tambour décroît rapide- ! ment.
Pour décrire l'invention plus en détail, et pour mieux la faire comprendre, on fera la description ci-après avec référence au dessin annexé.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la fig. 1 est une vue perspective schématique de l'appareil suivant la présente invention appliquée à.une cisaille volante; la fig. 2 est une vue-analogue à la fig. 1 montrant unevariante; la fig. 3 est un graphique montrant la courbe de vitesse lorsqu'on utilise le dispositif de la présente invention comparée à la courbe que l'on obtient avec les systèmes' antérieurs.
Suivant le mode de réalisation représenté, une bande S est :amenée à un tambour de coupe usuel 4 par des rouleaux entraîneurs disposés au-dessus ou au-dessous de ladite bande S. Bien que l'on ait représenté deux rouleaux entraîneurs et un tambour, il est bien entendu que le nombre des rouleaux peut varier et que l'on prévoit un tambour de coupe correspondant travaillant dans le même plan vertical que le tambour 4. Les rouleaux entraîneurs '2 sont entraînés par un moteur 6 au moyen d'un arbre 8 et d'une boite d'engrenages 10 convenable. Le tambour 4 peut être entraîné séparément comme décrit dans la demande de brevet française déposée le 30 Juin 1955 pour "Cisaille volante", ou bien il peut être entraîné à partir du moteur 6 par l'intermédiaire de la boîte d'engrenages 10.
Comme représenté, une extrémité' -de l'arbre 12 est reliée à la boîte
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@ d'engrenages 10, l'autre extrémité de l'arbre étant reliée à un,: transmission 14 à vitesse variable. Un pignon droit est entraîné par la'transmission 14 et engrène avec un deuxième pignon 18. Le pignon 18 est monté sur l'arbre 20 qui est supporté rotatif dans des paliers 22. Un pignon ellip- tique à axe de rotation central est aussi monté sur l'arbre
20 et. engrène avec un pignon elliptique 26, ayant lui aussi un axe de rotation central, et qui est monté sur un arbre 28.
L'arbre 28 peut tourner dans les paliers 30. Un pignon elliptique 32 à axe de rotation focal est aussi monté sur l'arbre 28 pour tourner avec lui. Un deuxième pignon elliptique
34, à axe de rotation focal, qui engrène avec le pignon 32, est monté sur un arbre 36 et est relié au tambour 4 au moyen de l'arbre 36 et d'un système d'accouplement 38. L'arbre 36 est monté dans des paliers 40. Un troisième pignon elliptique
42 à .axe de rotation focai, est monté sur unarbre 44 et engrène avec le pignon 32. L'arbre 44 est monté de façon à tourner dans des paliers 46. Un volant d'équilibrage 48 est aussi monté sur l'arbre 44 pour tourner avec lui.
Comme on le voit à la fig. 1, les axes de rotation focaux des pignons elliptiques 32,
34 et 42 sont dans un 'plan commun et les .pignons elliptiques 24 et 26 à axes de rotation centraux sont décalés l'un par rapport à l'autre de 90 . En outre,des pignons elliptiques 24, 26, 32, 34 et 42 sont montés de telle sorte que le' petit axe du pignon'24 soit aligné avec.le grand axe du pignon 26 lorsque les rayons maximum et minimum' des pignons 32, 34 et 42 sont dans le plan commun ce leurs axes, le rayon minimum du pignon 32 étant adjacent au rayon maximum du pignon 42, le rayon maximum du pignon 32 étant adjacent au rayon minimum du pignon 24.
Les caractéristiques des pignons 24 et 26 sont telles qu'ils modifient les caractéristiques de vitesse des pignons elliptique 32, 34 et 42, à axe de rotation focal de
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telle sorte que les courbes de vitesse du tambour et du volant soient identiques mais déphasées de 1800 l'une par rapport à l'autre, la somme des vitesses du tambour et du volant étant constante à tout moment, de telle sorte que les moments de l'arbre moteur équilibrent l'un et l'autre. Par exemple, avec des pignons à axe de rotation focal présentant un rayon maximum de 18,37 cm et un rayon minimum de 12,98 cm les pignons à axe de rotation central doivent avoir un rayon maximum d e 12,70 cm et un rayon minimum de 10,97 cm ou dans ce rapport.
Les pignons 24, 26, 32 et avec le pignon 34 ou 42 consti- tuent un système d'engrenages elliptiques composé entre un . arbre à vitesse constante et un arbre à vitesse variable, système dans lequel la vitesse d'arbre à vitesse constante est la moyenne entre les vitesses maximum et minimum de l'arbre à vitesse variable. Sur la fig. 3, la ligne pointillée représente une-courbe caractéristique pour la vitesse du tambour de coupe lorsqu'on utilise les trois pignons elliptiques à axe -de rotation focal la courbe en traits pleins indique une courbe de vitesse similaire lorsqu'on utilise la combinaison de pignons elliptiques à axe de rotation central et d e pignons elliptiques à axe de rotation focal. L'échelle sur la gauche est graduée en prenant la vitesse moyenne pour unité et l'échelle sur la droite indique les vitesses réelles.
Avec une vitesse moyenne do 333-1/3 t.p.m., la vitesse maximum pour le système ancien est égaleapproximativement à 470 t.p.m. et la vitesse minimum est é gale à environ 235 t.p.m. tandis que la vitesse maximum pour le nouveau système est égale à 444-4/9 t.p.m. et la .vitesse minimum 222-2/9 t.p.m. Il est bien entendu que le système d'engre- nages peut être utilisé pour tout mécanisme dans lequel il est in- téressant d'avoir des caractéristiques de vitesse de ce genre.
Il est bien entendu aussi que d'autres mécanismes tels que ceux qui sont ,représentés dans les deux brevets précités et dans la
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demande de brevet précitée peuvent être incorpores dans le mécanisme de cisaille représenté a la fig. 1.
Dans la réalisation représentée à la fig. 2, les pignons elliptiques 24 et 26 à axes de rotation centraux, situés entre le moteur entraînant 6 et les pignons elliptiques
32, 34 et 42, sont supprimés et on a disposé une paire de pignons elliptiques analogues 50 et 52, à axes de rotation centraux, entre le pignon 34 et le tambour 4, le pignon 34 étant relié au pignon 50 par l'intermédiaire d'un arbre 56 et le pignon 52 étant relié au tambour 4 par un arbre 36' et l'accouplement 38'.
Un autre jeu de pignons elliptiques 58 et 60 à axes derotation centraux, est disposé entre l'engrenage 42 et le volant 48, le pignon 58 étant entraîné par le pignon 42 par l'intermédiaire d'un arbre 62,le pignon 60 entraînant le volant grâce à l'arbre 44'. Il faut noter que les pignons 50 et 58 sont décalés de 90 par rapport.aux pignons 52 et 60 respecti- vement. Lorsque les pignons 32, 34 et 42 sont dans la position représentée, qui est la même que sur la fig. 1, les petits diamètres des pignons 50 et 58 seront adjacents aux grands diamètres des engrenages 52 et 60 respectivement. Cette dis- position fournit les mêmes caractéristiques de vitesse que celle de la fig. 1, mais on préfère le dispositif de la fig. 1 étant donné qu'il exige deux engrenages elliptiques en moins.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion représentés et décrite qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples.
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The invention relates to a power transmission device between a constant speed shaft and a variable speed shaft comprising mechanical devices for rotating the variable speed shaft with a speed curve such that the speed of the shaft at constant speed is the average between the maximum and minimum speeds of. The variable speed shaft.
A subject of the invention is also a shear of the so-called "flying shear" type used for cutting a mobile elongate object to short lengths, said flying shear comprising a rotating cutting drum, a motor, a flywheel and
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a connecting device between the motor and the drum and the flywheel this connecting device comprising mechanical devices for rotating the drum and the flywheel at variable speeds, the speed curves of the drum and the flywheel being the same but out of phase by 180 relative to each other, the sum of the speeds of the drum and the flywheel being constant at all times.
Flying shears having elliptical gear systems are commonly used to cut steel strips into sheets. Shears suitable for this process are described in United States patents. n 2.180.202 filed October 4, 1937 and? 2,670,796 filed Jan. 10, 1951. The shears disclosed in the first of the above-mentioned patents are suitable for cutting sheet metal at relatively low speeds but are not suitable for cutting all lengths of sheet at high speeds such as 250 m per minute and more .
The shears shown in the second of the aforementioned patents are suitable for cutting at higher speeds than the shears of the first patent, but these shears require the use of double drums, and they do not eliminate the essential difficulties indicated here. Shears of this type are used to cut sheet metal from electroplated coated strips and the speed of coating application cannot be greater than the speed at which the strip can be accurately cut into sheet metal. . In some cries, to use higher coating speeds, the strip is wound up and then cut on another shear, but this process increases the cost of shearing.
The manufacture of cans requires tinplates, the length of which varies from 45 to 107 cm with a tolerance of + 1.6 mm. Frequently, it is impossible to obtain
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these tolerances with current shears when working at high speeds. An elliptical gear system is provided on the shears to vary the speed of the cutting drum during its rotating cycle, the peripheral speed of the cutting drum corresponding to the speed of the web at the time of cutting.
A flywheel is mounted to counterbalance the forces of the cutting drums, but the arrangement is such that the force is only partially counterbalanced so that the shafts in the engine system are subjected to a complete torque reversal for a rotation of 90. This defect in the balancing is the major reason for the lack of precision in the work of the shears. Further, this imbalance causes, to a large extent, vibrations in the system which results in excessive wear of all moving parts. The current elliptical gear system consists of three elliptical pinions with focal axis of rotation, the center pinion being connected to the motor shaft, the outer gears being connected respectively to the drum and to the balance flywheel.
This device is such that the average speed of the system is not the average between the maximum and minimum speeds. Moreover, if we take as unit the value of the average speed for these pinions having an elliptical ratio equal to 2, the value of the minimum speed will be 0.707 and that of the maximum speed will be 1.414. Consequently, if the speed decreases from the maximum, it will reach the arithmetic mean speed after a rotation of 70 instead of 90. Since the accelerating torque is proportional to the change in angular speed, this torque does not vary uniformly during the cycle, which causes the torque to reverse every 90 turns.
In other words, while the speed curves of the balancing flywheel and the
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The cutting drum have the same shape, they are 180 out of phase with each other, so that the curve of the moment for the balancing wheel increases slowly while the curve of the moment for the drum decreases rapidly. ! is lying.
To describe the invention in more detail, and to make it easier to understand, the following description will be given with reference to the accompanying drawing.
In the accompanying drawing, given solely by way of example: FIG. 1 is a schematic perspective view of the apparatus according to the present invention applied to a flying shear; fig. 2 is a view similar to FIG. 1 showing a variant; fig. 3 is a graph showing the speed curve when using the device of the present invention compared to the curve obtained with prior systems.
According to the embodiment shown, a strip S is: fed to a usual cutting drum 4 by drive rollers arranged above or below said strip S. Although two drive rollers and a drum have been shown , it is understood that the number of rollers can vary and that a corresponding cutting drum is provided working in the same vertical plane as the drum 4. The drive rollers 2 are driven by a motor 6 by means of a shaft 8 and a suitable gearbox 10. The drum 4 can be driven separately as described in the French patent application filed on June 30, 1955 for "Flying shears", or it can be driven from the motor 6 via the gearbox 10.
As shown, one end of shaft 12 is connected to the box
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@ of gears 10, the other end of the shaft being connected to a variable speed transmission 14. A spur gear is driven by transmission 14 and meshes with a second gear 18. Gear 18 is mounted on shaft 20 which is rotatably supported in bearings 22. An elliptical gear with a centrally rotated axis is also mounted. on the tree
20 and. meshes with an elliptical pinion 26, also having a central axis of rotation, and which is mounted on a shaft 28.
Shaft 28 can rotate in bearings 30. An elliptical pinion 32 with a focal axis of rotation is also mounted on shaft 28 to rotate with it. A second elliptical pinion
34, with a focal axis of rotation, which meshes with the pinion 32, is mounted on a shaft 36 and is connected to the drum 4 by means of the shaft 36 and a coupling system 38. The shaft 36 is mounted in bearings 40. A third elliptical pinion
42 with a focal rotational axis, is mounted on a shaft 44 and meshes with pinion 32. Shaft 44 is rotatably mounted in bearings 46. A balancing flywheel 48 is also mounted on shaft 44 for turn with him.
As seen in fig. 1, the focal axes of rotation of the elliptical gears 32,
34 and 42 are in a common plane and the elliptical gears 24 and 26 with centrally rotated axes are offset from each other by 90. Further, elliptical gears 24, 26, 32, 34 and 42 are mounted such that the 'minor axis of the pinion' 24 is aligned with the major axis of the pinion 26 when the maximum and minimum radii 'of the pinions 32, 34 and 42 are in the common plane of their axes, the minimum radius of pinion 32 being adjacent to the maximum radius of pinion 42, the maximum radius of pinion 32 being adjacent to the minimum radius of pinion 24.
The characteristics of the pinions 24 and 26 are such that they modify the speed characteristics of the elliptical pinions 32, 34 and 42, with focal axis of rotation of
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such that the speed curves of the drum and the flywheel are identical but out of phase by 1800 with respect to each other, the sum of the speeds of the drum and the flywheel being constant at all times, so that the moments of the motor shaft balances both. For example, with focal axis of rotation sprockets having a maximum radius of 18.37 cm and a minimum radius of 12.98 cm, the central axis of rotation sprockets should have a maximum radius of 12.70 cm and a minimum radius. 10.97 cm or in that ratio.
Pinions 24, 26, 32 and together with pinion 34 or 42 form an elliptical gear system composed of one. constant speed shaft and a variable speed shaft, a system in which the constant speed shaft speed is the average between the maximum and minimum speeds of the variable speed shaft. In fig. 3, the dotted line represents a characteristic curve for the speed of the cutting drum when using the three elliptical gears with focal axis of rotation the solid line indicates a similar speed curve when using the combination of gears elliptical with central axis of rotation and elliptical gears with focal axis of rotation. The scale on the left is graduated using the average speed as a unit and the scale on the right indicates the actual speeds.
With an average speed of 333-1 / 3 r.p.m., the maximum speed for the old system is equal to approximately 470 r.p.m. and the minimum speed is equal to approximately 235 r.p.m. while the maximum speed for the new system is equal to 444-4 / 9 r.p.m. and the minimum speed 222-2 / 9 r.p.m. Of course, the gear system can be used for any mechanism in which it is advantageous to have speed characteristics of this kind.
It is also understood that other mechanisms such as those which are represented in the two aforementioned patents and in the
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the aforementioned patent application can be incorporated into the shearing mechanism shown in FIG. 1.
In the embodiment shown in FIG. 2, the elliptical gears 24 and 26 with central axes of rotation, located between the driving motor 6 and the elliptical gears
32, 34 and 42, are deleted and a pair of similar elliptical gears 50 and 52, with central axes of rotation, has been arranged between the pinion 34 and the drum 4, the pinion 34 being connected to the pinion 50 by means of 'a shaft 56 and the pinion 52 being connected to the drum 4 by a shaft 36' and the coupling 38 '.
Another set of elliptical pinions 58 and 60 with central rotation axes, is arranged between the gear 42 and the flywheel 48, the pinion 58 being driven by the pinion 42 via a shaft 62, the pinion 60 driving the flywheel thanks to the shaft 44 '. It should be noted that the pinions 50 and 58 are offset by 90 from the pinions 52 and 60 respectively. When the pinions 32, 34 and 42 are in the position shown, which is the same as in FIG. 1, the small diameters of the pinions 50 and 58 will be adjacent to the large diameters of the gears 52 and 60 respectively. This arrangement provides the same speed characteristics as that of FIG. 1, but the device of FIG. 1 since it requires two less elliptical gears.
The invention is not limited to the embodiments shown and described which have been chosen only as examples.