CA2600235A1 - Roue enclume a bandage rapporte - Google Patents

Abstract

Roue enclume (1), comprenant une jante et un bandage (9) périphérique rapporté, caractérisée en ce que la jante comprend au moins deux flasques (6, 7) emprisonnant par serrage le bandage (9) rapporté, lesdits flasques (6, 7) comprenant au niveau de leur face latérale au moins une zone de rétention (10, 12) adaptée pour contrecarrer l'expansion du bandage (9) rapporté.

Description

Roue enclume à bandage rapporté

La présente invention concerne le domaine de la fabrication de fils coupés en matière haute performance, ou des fils à usage technique, notamment de fils de verre, et elle concerne plus spécifiquement une méthode permettant l'utilisation aisée d'un bandage élastomère démontable sur la machine de coupe.
On connaît de nombreux dispositifs susceptibles de réaliser de telles fabrications. Ces systèmes comprennent généralement au moins une filière à partir de laquelle des fils de verre sont étirés et amenés jusque dans un dispositif de coupe constitué le plus souvent par une a roue de coupe N équipée d'une multitude de lames dont l'écartement relatif contribue à couper la fibre à la longueur désirée et d'une contre roue de découpe appelée a roue enclume N le plus souvent constituée par un bandage d'élastomère surmoulé ou rapporté sur une jante démontable fixée sur la machine de coupe. La coupe en continu de la fibre est obtenue par la rotation à grande vitesse de cet équipage de roues et la mise en pression de la roue de coupe sur la roue enclume par l'intermédiaire d'un moyen de serrage adapté.
On conçoit alors que la qualité de la coupe de la fibre en particulier sa densité volumique et son intégrité dynamique, est directement liée à
l'aptitude des matériaux en présence (lames et contre roue en élastomère) à conserver leurs caractéristiques (maintien des paramètres de coupe des lames, résistant à l'usure par abrasion et aux entailles de la roue enclume).
Pour conserver une qualité optimale à la production de fibres coupées, l'opérateur est obligé de changer relativement fréquemment l'équipage de roues. Le plus souvent cette opération de changement consiste à stopper la production pour démonter les 2 roues et pour les remplacer par 2 nouvelles.
La maintenance de ces roues n'est pas aisée : leur masse importante (souvent comprises entre 20 et 40 Kg) rend l'opération pénible, surtout lorsqu'elle se répète 2 à 3 fois par jour.

2 Au cours d'une opération de maintenance sur une roue enclume, l'opérateur désaccouple la roue enclume du moyeu d'entraînement faisant saillie de la machine de coupe par démontage d'une pluralité de dispositifs de fixation (généralement des vis de serrage montées en étoile autour de l'axe de rotation).
L'opérateur procède alors au remontage d'une nouvelle roue enclume en présentant en regard les surfaces de guidage respectives de la jante et de l'arbre d'entraînement. Généralement, les surfaces de guidage sont constituées par des portées cylindriques, voire conique. Lorsque la liaison mécanique entre la jante et le moyeu est opérée, on procède alors à
la solidarisation de l'ensemble à l'aide des moyens de fixation (vis, goujons ou similaires).
Les principaux inconvénients de cette opération de maintenance résident non seulement dans la pénibilité de la tâche du fait de masse importante à manipuler mais surtout dans la difficulté à réaliser un montage coaxial entre les surfaces de guidage respectives de la jante et du moyeu, ce qui limitera les phénomènes de balourd, de vibrations lorsque les pièces seront entraînées en rotation, ces phénomènes se traduisant par des fausses coupes et des non qualités.
Afin de limiter la fréquence des opérations de maintenance, une première solution consiste à sur dimensionner la roue de coupe et la roue enclume. On conçoit aisément que bien que de fréquence réduite, l'opération de maintenance demeure nécessaire avec tous ses problèmes Une deuxième solution à consister alors à limiter les masses des pièces devant être changées. C'est ainsi qu'est apparu les roues enclumes à bandage rapporté. Un exemple de cette technologie est illustré par la demande US2003/0037647 qui décrit un principe de bandage rapporté
consistant à immobiliser un bandage d'élastomère sur une jante équipée de segments expansibles par l'intermédiaire d'un fluide comprimé ou par des moyens mécaniques.
Le problème inhérent à cette solution technique réside dans l'éventualité d'une rupture, d'une casse des moyens devant assurer la solidarisation du bandage en élastomère au niveau de la surface

3 périphérique de la jante. Le bandage déjante soudainement de la jante en rotation, risquant de blesser l'opérateur placé au voisinage immédiat de la machine de coupe. On peut signaler aussi que cette solution ajoute aussi des contraintes radiales au bandage qui s'ajoutent à celles de centrifugation, et aussi que ce montage peut générer du balourd (vibration) car il est plus complexe d'obtenir une bonne co-axialité du bandage du fait de la multitude des éléments de centrage et du principe d'expansion par vérins gonflables offrant une souplesse vis à vis des efforts de pression de contact des roues.
Quelle que soit la solution retenue, il est nécessaire de procéder à
un centrage du bandage rapporté par rapport à la surface périphérique de la jante afin d'éviter l'apparition de phénomènes vibratoires néfastes à la qualité de la coupe. Pour ce faire, cette opération n'est pas réalisée in situ, et les opérateurs, lors d'une opération de maintenance, procèdent aux remplacements de la roue enclume par une nouvelle re-conditionnée. Il est donc nécessaire d'investir et d'immobiliser un grand nombre de jantes métalliques pour tenir compte du nombre de la fréquence des opérations de maintenance.
La présente invention vise donc à pallier les inconvénients des techniques précédentes en proposant une roue à enclume à bandage rapporté perfectionnée.
A cet effet, la roue enclume, comprenant une jante et un bandage périphérique rapporté, se caractérise en ce que la jante comprend au moins deux flasques emprisonnant par serrage le bandage rapporté, lesdits flasques comprenant au niveau de leur face latérale au moins une zone de rétention adaptée pour contrecarrer l'expansion du bandage rapporté.
Grâce à la présence de zones de rétention en plusieurs parties (l'une d'elle agissant sur une partie en tenon du bandage permettant un serrage dans la zone du bandage qui est différencié de celle déjà sollicitée par les efforts de pression des deux roues), permettant ainsi de ne pas ajouter des contraintes supplémentaires dans le bandage, de manière à obtenir une

4 mise en compression du bandage qui tend à s'opposer aux effets de la force centrifuge quand la roue enclume est mise en rotation.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
- les flasques délimitent une première zone de rétention adaptée pour induire des contraintes de serrage au niveau du bandage rapporté et d'autre part une deuxième zone de rétention adaptée pour participer à une reprise des efforts consécutifs à une mise en rotation de la roue à bandage rapporté, - la première zone de rétention assure d'une part, la mise sous contrainte d'une partie en talon du bandage rapporté afin de permettre la transmission du couple sans glissement relatif entre la jante et le bandage rapporté et d'autre part, le centrage, du fait de la présence des parois inclinées entre le bandage rapporté et la jante.
- le bandage rapporté comprend sur ses faces latérales des parties en relief, permettant de recevoir les zones de rétention de profil complémentaire, situées sur les flasques, - les dimensions du bandage rapporté dans la zone de serrage sont supérieures à celles complémentaires définies lors du rapprochement des 2 flasques sur le bandage - l'un des flasques est constitué d'une pluralité de parties articulées par rapport à l'autre flasque, - les parties articulées du flasque réalisent un mouvement en a portefeuille N, - le bandage rapporté est venu d'une seule pièce en couronne et comporte sur chacun de ses flans des zones en relief adaptées pour recevoir au moins une zone de rétention appartenant à
chacun des flasques, - la couronne comporte une zone formant talon destinée au serrage et au centrage entre les flasques et une zone de travail destinée à être en contact d'une roue de coupe.

5 PCT/FR2006/050181 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs de ses formes de réalisation, données à titre d'exemple non limitatif.
- la figure 1 est une vue en coupe et en éclaté d'une roue enclume 5 selon un premier mode de réalisation de l'invention, - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, les flasques étant respectivement rapprochés ou séparés l'un de l'autre.
Selon un mode préféré de réalisation d'une roue enclume 1 selon l'invention représentée en figure 1, celle-ci comporte un moyeu central 2, notamment métallique, élaboré à partir d'une série d'usinages classiques à
partir d'une pièce brute venue de moulage par exemple, ce moyeu 2 étant pourvu d'une portée cylindrique 3 lui permettant d'être monté sur un arbre faisant saillie sur une machine de coupe (non représentée sur la figure).
Ce moyeu 2 est pourvu par ailleurs d'une âme centrale 4 faisant liaison avec une partie périphérique 5 en couronne. L'ensemble du moyeu 2, de l'âme centrale 4, de la couronne 5 constitue un premier flasque 6.
Sur ce premier flasque est rapporté un second flasque 7 de forme globalement similaire au précédent de manière à conformer lorsque les premier et second flasques 6,7 sont juxtaposés l'un contre l'autre, une jante, notamment métallique ou en aluminium.
Comme on peut le voir sur la figure 1, chacune des parties périphériques des premier et second flasques définissent lorsqu'elles sont juxtaposées une zone 8 en V adaptée à emprisonner par serrage une partie de forme complémentaire venue d'un bandage rapporté 9, également visible sur cette figure 1.
Afin de favoriser le maintien du bandage rapporté 9, les flasques sont munis au niveau des parois inclinées du V, dirigées vers l'intérieur, d'une pluralité de zones en relief constituant des zones de rétention 10, 12.
Ainsi, une première zone de rétention 10, sensiblement de forme trapézoïdale à profil de queue d'aronde, est réalisée par le rapprochement

6 des 2 flasques 6, 7 au niveau de la partie proximale du V et emprisonne une partie en talon 13 du bandage rapporté 9, cette partie en talon 13 ayant une forme complémentaire à la première zone de rétention 10.
Cette première zone de rétention 10 assure d'une part, la mise sous contrainte du talon 13 afin de permettre la transmission du couple sans glissement relatif entre la jante et le bandage rapporté 9 et d'autre part, la retenue vis-à-vis des efforts de centrifugation subis par le bandage, du fait de la présence des parois inclinées du V, entre le bandage rapporté 9 et la jante.
La zone conique 11 assure le centrage coaxial du bandage 9 par rapport aux flasques 6, 7.
Une deuxième zone de rétention 12 est conformée en partie distale du V, au niveau des parois inclinées dirigées vers l'intérieur et se présente sous la forme d'un bourrelet (ou rebord) 14. Ces bourrelets 14 assurent un pincement au niveau d'une zone médiane 15 du bandage rapporté 9 et participent à une reprise des efforts consécutifs à une mise en rotation de la roue à bandage rapporté, qui sous l'effet de la force centrifuge pourraient entraîner par un phénomène de fluage de la matière plastique constituant le bandage rapporté 9 dans la zone considérée.
Comme on peut le voir sur la figure 1, le bandage rapporté 9 comporte également une zone de travail 16 sensiblement de section droite rectangulaire et formant une couronne. Cette zone de travail 16 n'est pas soumise aux contraintes de serrage mais est soumise à des contraintes de compression résultant des efforts de coupe provenant de la roue de coupe.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, les deux flasques 6, 7 sont rendus solidaires par une pluralité de goujon 17, uniformément réparti selon un diamètre, ces goujons étant vissés par tout moyen approprié.
Sur les figures 2 et 3, on a représenté un deuxième mode de réalisation de la roue enclume objet de l'invention.
Ce mode de réalisation diffère de celui illustré en figure 1 par le fait que l'un des flasques 7 est articulé par rapport au moyeu central 2

7 solidaire de l'autre flasque 6. Cette solution est particulièrement adaptée lorsque la roue enclume présente un gabarit important.
Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, il est possible d'extraire le bandage rapporté 9 qui est identique à celui représenté en figure 1, sans avoir à démonter le flasque 7, celui-ci demeure solidaire de la machine de coupe La figure 2 montre les 2 flasques 6, 7 en position rapprochée et serrée sur le bandage rapporté 9. Pour ce faire, le premier flasque 6, celui qui est solidaire d'un arbre de la machine de coupe, est pourvu en son centre d'un alésage 18, éventuellement taraudé. Cet alésage 18 coopère avec une tige filetée 19 sur laquelle est rapportée une semelle 20 mobile en translation par rapport à la tige 19 et supportant des biellettes 21, 22 articulées à chacune de leur extrémité libre d'une part au niveau de la tige 19 et d'autre part au niveau de points d'articulations 23, 24 solidaires du deuxième flasque 7.
Comme on peut le voir sur la figure 3, le deuxième flasque est en plusieurs parties 7a, 7b articulées autour d'une charnière centrale 25 positionnée sur la semelle 20.
La translation de la tige 19 au sein de l'alésage 18 provoque :
- un mouvement de rotation des demi flasques 7a, 7b autour de la charnière 25, les biellettes 21, 22 assistent ce mouvement en portefeuille des demi flasques 7a,7b.
- un décollement de la semelle 20 via les organes élastiques 26, 27 (tels que des ressorts) logés dans des cavités 28, 29 pratiquées dans le premier flasque et en contact avec l'une des faces de la semelle 20 En figure 3, les demi flasques 7a, 7b sont repliés tout en demeurant solidaire du premier flasque, le bandage rapporté peut alors être extrait sans que la jante de la roue enclume ne soit déposée de l'arbre solidaire de la machine de coupe.
En figure 2, la tige 19 est vissée, les demi flasques 7a, 7b enserrent avec le flasque 6 le bandage rapporté comme cela est représenté en figure 1. Afin d'améliorer encore la coopération entre les 2 flasques 6, 7a, 7b, il

8 est possible en variante d'ajouter des organes de serrage similaires à ceux 17 visibles en figure 1.
Afin d'améliorer encore le phénomène de centrage et de coincement entre les flasques et le bandage rapporté permettant de limiter, voire de supprimer tout risque de mouvement relatif en rotation (glissement) entre ces pièces, on prévoit que les parois inclinées réalisées sur les flasques présentent un angle d'ouverture a plus grand que l'angle (3 de la zone en creux de profil complémentaire pratiquée sur le flan du bandage rapporté.
En outre, les dimensions du bandage 9 rapporté dans la zone de serrage sont supérieures (de l'ordre de quelques dixièmes de mm) à celles complémentaires définies lors du rapprochement des 2 flasques 6, 7 sur le bandage 9 Lorsque les flasques sont serrés sur le moyeu central en prenant en a tenaille N les flans du bandage rapporté, celui-ci est immobilisé en rotation sans glissement.
Ce montage est particulièrement efficace. En effet, il permet de contrecarrer les effets de la force centrifuge sur le bandage lorsque la roue enclume est mise en rotation sur la machine de coupe.
Les parois des zones de rétention bloquent l'expansion naturelle du bandage rapporté qui peut être est soumis à une accélération centrifuge de l'ordre de 250 g.
Il est à noter qu'en plus de garder son intégrité dimensionnelle en rotation rapide, ce bandage rapporté permet de transmettre un couple minimum de traction d'au moins 15 kg.m, sollicité en compression par la roue de coupe à raison d'une fréquence au plus égale à 25 Hz.
Selon un mode préféré de réalisation du bandage rapporté adapté à
être emprisonné par pincement à l'aide des flasques, ce dernier est à base de matière plastique du type par exemple un élastomère polyurethanne obtenu par la réticulation d'un système di-isocyanate + Glycol. On peut utiliser par exemple soit un toluène- di-isoyianate (TDI), un diphenylméthane di-isocyanate (MDI) ou un nitro di-isocyanate (NDI) en association soit avec un polyester soit un polyéther. Les duretés utilisées s'étendent dans un domaine compris entre 80 et 95 ShA, ce bandage étant

9 élaboré par moulage. Il est d'une seule pièce en couronne et comporte sur chacun de ses flans des zones en relief adaptées pour recevoir les zones de rétention venues des flasques.
On comprend aisément de ce qui précède que le bandage rapporté
peut être changé facilement sans qu'il soit besoin de déposer la roue enclume de la machine de coupe. Il suffit de desserrer les organes de fixation liant les flasques au moyeu central jusqu'à pouvoir écarter les flasques l'un de l'autre d'une distance suffisante à permettre la libération des zones de rétention sur les flasques de celles de forme complémentaire sur les flans du bandage rapporté.
Cette conception rend possible la réalisation de roue enclume de grand diamètre, la limitation du fait de l'augmentation de la masse n'est plus un frein et les manipulations durant les phases de maintenance sont facilitées et peuvent être réalisées par un unique opérateur.
Cette roue enclume est destinée à être utilisée sur une machine de coupe destinée à la fabrication de fils coupés à usage technique, en particulier des fils en matière thermoplastique et notamment de fils de verre, ladite machine comprenant un châssis tridimensionnel possédant trois côtés ou plus, au moins un ensemble coupeur solidaire d'un des côtés dudit châssis, ledit ensemble coupeur étant pourvu de ladite roue enclume et d'une roue de coupe.

Claims (10)

1. Roue enclume (1), comprenant une jante et un bandage (9) périphérique rapporté, caractérisée en ce que la jante comprend au moins deux flasques (6, 7) emprisonnant par serrage le bandage (9) rapporté, lesdits flasques (6, 7) comprenant au niveau de leur face latérale au moins une zone de rétention (10, 12) adaptée pour contrecarrer l'expansion du bandage (9) rapporté.

2. Roue enclume (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les flasques (6, 7) délimitent une première zone de rétention (10) adaptée pour induire des contraintes de serrage au niveau du bandage (9) rapporté et d'autre part une deuxième zone de rétention (12) adaptée pour participer à une reprise des efforts consécutifs à une mise en rotation de la roue enclume à bandage (9) rapporté.

3. Roue enclume (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première zone de rétention (10) assure d'une part, la mise sous contrainte d'une partie en talon (13) du bandage (9) rapporté afin de permettre la transmission du couple sans glissement relatif entre la jante et le bandage rapporté et d'autre part, le centrage, du fait de la présence des parois inclinées (11) entre le bandage (9) rapporté et la jante.

4. Roue enclume (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bandage (9) rapporté comprend sur ses faces latérales des parties en relief, permettant de recevoir les zones de rétention (10, 12) de profil complémentaire, situées sur les flasques (6, 7).

5. Roue enclume (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les dimensions du bandage (9) rapporté dans la zone de serrage sont supérieures à celles complémentaires définies lors du rapprochement des 2 flasques (6, 7) sur le bandage (9).

6. Roue enclume (1) selon l'une des revendication précédentes, caractérisée en ce que l'un des flasques (7) est constitué d'une pluralité de parties (7a, 7b) articulées par rapport à l'autre flasque.

7. Roue enclume (1) selon l'une des revendication précédentes, caractérisée en ce que les parties articulées (7a, 7b) du flasque réalisent un mouvement en " portefeuille "

8. Bandage (9) rapporté pour la roue enclume (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que il est venu d'une seule pièce en couronne et comporte sur chacun de ses flans des zones en relief adaptées pour recevoir au moins une zone de rétention (10, 12) appartenant à chacun des flasques (6, 7).

9. Bandage (9) rapporté pour la roue enclume (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couronne comporte une zone formant talon (13) destinée au serrage et conformant des cônes destinés au centrage entre les flasques (6, 7) et une zone de travail (16) destinée à être contact d'une roue de coupe.

10. Machine de coupe destinée à la fabrication de fils coupés à
usage technique, en particulier des fils en matière thermoplastique et notamment de fils de verre, ladite machine comprenant un châssis tridimensionnel possédant trois côtés ou plus, au moins un ensemble coupeur solidaire d'un des côtés dudit châssis, ledit ensemble coupeur utilisant une roue de coupe et une roue enclume selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.