Dispositif de bobinage. Là présente invention a pour objet un dis positif de bobinage qui peut être, par exem ple, un dispositif servant à mettre en pelotes un matériel en forme de faisceau à de très grandes vitesses de bobinage. Un tel dispositif pourra., par exemple, servir à la fabrication de fibres, mais pourrait aussi être utilisé pour le rebobinage de certains produits.
Dans certains procédés de fabrication de fibres, par exemple de fibres de verre, les fibres sont assemblées, comme elles se for ment, en un faisceau qu'on enroule sur une bobine ou sur un autre support rotatif. Les conditions à remplir pour le bobinage d'un tel faisceau sont autres que pour celui des produits filés. Le faisceau est formé d'un grand nombre de filaments individuels, qui ne sont pas tordus ensemble; c'est pourquoi ils ne sont pas liés au même point que dans les pro duits filés.
Si le faisceau devait être enroulé sur une bobine avec des spires successives pla cées les unes à côté des autres, comme on le fait d'habitude avec des produits filés, les fila ments de spires adjacentes pourraient s'entre mêler de telle façon que l'unité du faisceau se perdrait.
Si on essaye de dérouler une pelote formée de cette manière, il en résulte souvent une rupture d'au moins une fibre ou un fila ment, qui ne se déroule pas, lorsqu'on écarte le faisceau, et les filaments rompus forment ce qui est connu sous le nom de naeuds. La formation de noeuds sur la bobine devient sou vent si importante qu'une grande partie de la bobine ne peut se dérouler, ce qui produit une grande quantité de déchets.
Afin de réduire la division du faisceau et la formation de naeuds, qui en est la consé quence, on peut placer le faisceau sur la bo bine en grandes hélices, de façon que les di verses parties du faisceau se croisent sous de grands angles et qu'ainsi la tendance à s'entre mêler soit supprimée en grande partie. De cette manière, on élimine à peu près complète ment les noeuds et, en plaçant ainsi le fais ceau, on peut l'enlever rapidement pour le tordre, le rebobiner ou lui faire subir d'autres opérations subséquentes du même genre.
On forme une pelote avec ce mode d'en roulement désiré en déplaçant transversale ment le faisceau le long de la pelote à un taux de vitesse relativement élevé, en même temps qu'on l'enroule. On a trouvé qu'en dé plaçant le faisceau au moins une fois sur toute la longueur de la pelote, chaque fois que cette dernière fait un ou deux tours, on, pro duira une pelote convenablement bobinée, bien que pour quelques faisceaïx on ait obtenu un résultat satisfaisant avec un déplacement sur la longueur de la pelote, chaque fois que cette dernière faisait trois ou quatre tours.
Un autre facteur joue un rôle pour qu'on obtienne une pelote facile à découler: c'est la tension sous laquelle on enroule le faisceau pour former cette pelote, une tension accrue rendant en. général plus difficile l'enlèvement du faisceau. Cela est particulièrement vrai lorsqu'on fait une pelote avec des fibres de verre fabriquées -récemment, à cause de la tendance qu'ont ces fibres à s'accrocher et à s'user- l'une l'autre quand leurs surfaces -se touchent.
L'effet de l'action abrasive entre les fibres formant le faisceau lui-même est maté riellement accru, si -des spires adjacentes sur la bobine sont parallèles ou à peu près paral lèles, apparemment à cause de l'augmentation des surfaces de fibres de spires adjacentes, qui sont en contact.
On applique généralement sur le faisceau une matière lubrifiante et collante pour sup primer l'action abrasive -et en même temps maintenir les filaments assemblés en un fais ceau compact.- Comme le faisceau est formé et enroulé à une vitesse relativement élevée, la matière lubrifiante et collante est en général encore à l'état humide ou fluide quand on enroule-le faisceau sur la bobine. Quand on enroule le faisceau humide soufi tension, il y a alors une tendance des parties du faisceau;
qui sont adjacentes et superposées dans la pe lote, à être attachées les unes aux autres par la matière collante; @de sorte qu'en fait la pe lote complète est une masse solide @de fibres de verre collées les unes aux autres: Par ce fait, il devient très -difficile, sinon impossible; de dérouler la pelote pendant le traitement ultérieur du faisceau.
De nombreux types de mécanismes servant. à déplacer transversalement le faisceau ont été employés jusqu'ici 'pour le bobinage à grande vitesse. L'un -de ceux qui ont eu le plus -de succès est @du type rotatif.
Dans ce mécanisme connu, le faisceau est tiré vers la pelote sous un angle tel,. par rapport à cette dernière, que dans un sens il tend à se dé placer<B>la</B> long de0 la pelote sous l'influence ,de sa tendance à aborder perpendiculairement la pelote. Le mouvement du faisceau en sens inverse est provoqué par un mécanisme ap proprié destiné à faire mouvoir le faisceau le long de- la pelote et à le libérer à l'extré mité de cette -dernière.
Ce mode ,de déplacement n'est pas entière ment satisfaisant, quand on désire augmenter notablement la vitesse de bobinage. Par exem- pie, avec des vitesses de bobinage de l'ordre de grandeur de 12 000 à; 20 000 tours par minute;
il est nécessaire -de faire mouvoir le faisceau sur toute la longueur de la pelote à une fréquence de 6000 à 10 000 fois par minute, si on désire obtenir un enroulement par moitié, c'est-à-dire un,déplacement sur la moitié de la longueur de la pelote, chaque fois que cette dernière fait un tour.
Afin d'obte nir cet accroissement de la vitesse .de déplace ment, ondevrait augmenter notablement l'in clinaison -du faisceau par rapport à la bobine, de telle sorte qu'il y aurait une diminution de l'intervalle requis pour le retour du faisceau sous sa tendance à se placer perpendiculaire- ment à la: bobine. Souvent l'augmentation de l'angle élève la tension de bobinage au point de créer les conditions défavorables décrites plus haut.
Le dispositif de bobinage faisant l'objet de la présente invention comprend une .bobine disposée pour recevoir et porter un faisceau i et un guide pour imprimer à ce faisceau un mouvement transversal alternatif il est carac térisé en ce que ledit guide est constitué par un arbre parallèle à l'axe de ladite bobine et portant des cames complémentaires ayant la forme d'hélices coniques
et tournant avec lui, chacune de ces cames étant disposée de façon que son plus grand rayon soit du même côté de l'arbre que le plus petit rayon de la came immédiatement voisine; un moyen servant en outre à faire tourner l'arbre pour amener suc cessivement lesdites cames en contact avec ledit faisceau.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du- dispo sitif -de bobinage faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 en est une vue schématique.
La fig. 2 est un plan de ce dispositif en -position de fonctionnement. La fig. 3 est une coupe passant à peu près par la ligne 3-3 de 1a fig. 1.
La fig. 4 est une vue de bout de la barre de déplacement, et la fig. 5 est un plan de cette barre.
A la fig. 1 du dessin, ladite forme d'exé cution du dispositif de - bobinage- est repré- sentée en liaison avec un appareil servant à. la fabrication continue de fibres de verre et comprenant un four 10 dans lequel on fond du verre et d'où partent plusieurs courants de verre fondu. Ces courants sont réduits à l'état de filaments continus 11 au moyen d'un tambour ou d'une bobine 12, qui tourne.
Les filaments s'enroulent sur ce-ha bobine; ils sont réunis les uns. aux autres en un faisceau 13 par un guide 14, placé entre la bobine et le four et disposé pour appliquer un lubrifiant et une colle convenables aux filaments, lorsque ces derniers s'assemblent en un faisceau.
La bobine 12 est montée d'une manière amovible sur iul axe 15 horizontal, disposé de façon à être actionné à une vitesse rela tivement élevée par un mécanisme moteur approprié indiqué dans son ensemble par<B>16.</B>
Tandis que<B>la</B> faisceau 13 est tiré vers la bobine 12, il est nécessaire qu'il soit déplacé transversalement dans le sens de la longueur de cette bobine, afin d'éviter que des fibres de parties adajacentes du faisceau s'entre mêlent, ce qui tendrait à empêcher le d6rou- lcment du faisceau pendant le rebobinage ou une autre opération.
Un mécanisme servant à déplacer le faisceau le long de la pelote comprend un élément 18, qui provoque ce déplacement et qui, à cet effet, est placé près de l'axe 15 et à peu prés dans l'alignement vertical du parcours du faisceau. L'élément 18 comprend un arbre transversal 19, tour nant autour d'un axe horizontal parallèle à l'axe 15 de la, bobine 12 et actionné par un moteur 20, en sens inverse des aiguilles de la montre, en-regardant la fig. 1.
L'arbre de déplacement transversal et le mécanisme associé comprenant le moteur 20 (fig. 1) sont montés sur un support 21 qui est disposé pour faire un mouvement de va-et-vient dans des glissières fixes 22, pa rallèlement à l'axe de rotation de l'arbre de déplacement.
Le mouvement du support 27. peut,être obtenu par le moteur 20, par l'in termédiaire d'un engrenage approprié, qui comprend une vis sans fin 20a montée sur l'axe -du moteur et engrenant avec une roue dentée 20b portée par le support 21.
Une bielle 22a, articulée excentriquement .à l'une de ses extrémités, sur la roue 20b, en vue de faire un mouvement d'oscillation vertical, est reliée ù l'autre de ses extrémités avec une pièce fixe 22 et forme une liaison qui pro duit le mouvement de va-et-vient de l'arbre de déplacement transversal.
Lorsque le mo teur 20 fonctionne, un mouvement de rotation est imprimé à la roue dentée 20b, de sorte qu'elle tourne autour de son tourillon sur le support 21, faisant par ce" moyen varier la distance de l'axe dudit tourillon et du pivot de la bielle, monté sur la pièce fixe 22.
On se rendra compte que, quand le pivot extérieur de la bielle se déplace des deux côtés de l'axe de la roue dentée 20b, la dis tance de l'a roue dentée et de la glissière fixe augmente ou diminue en conséquence -et que le support 21 glisse en faisant un mouve ment de va-et-vient.
Le déplacement transversal du faisceau 12 est sous la commande, directe de deux pièces 23 ayant à peu près la forme d'hélices et jouant le rôle de cames complémentaires, ces cames 23 étant portées par l'arbre de dé placement transversal 19 (fig. 4 et 5).
Les cames 23 peuvent être faites avec un fil d'acier, replié en forme d'hélice conique, comme elles sont représentées, ou avec un m,artériel approprié capable de résister à l'usure par le faisceau. Comme on le voit en particulier sur les fig. 3 et 4, chaque came 23 s'étend sur un peu plus de 180 .
L'extré mité de plus petit rayon 24 de l'une des cames se termine près de l'extrémité 25 où la came complémentaire a son plus grand rayon et elle est recouverte par cette der nière.
Comme on le voit plus particulièrement en fig. 4, le plus petit rayon de l'une dés cames et le plus grand rayon de l'autre sont disposés dans deux plans parallèles très voi sins .et disposés de part et d'autre d'un plan radial de l'arbre.
Ainsi, on constatera que, quand le faisceau a fait une traversée eom- pléte en se dirigeant vers le petit rayon d'une came,
il est mis en contact avec l'a came oqmplémentaire et se déplaçe- imra$- diatement en sens inverse. Une ligne tracée le long du contour de la came suit à peu près la forme d'une hélice inscrite sur la surface d'un cône .à formant une hélice conique,,
l'angle de tangence avec l'axe de l'arbre étant tel que la force agissant sur le faisceau ait une composante transversale suffisante pour déplacer ce faisceau. dans le sens de la lon- gueur de la bobine.
On peut faire varier cet angle suivant la vitesse de bobinage; la ten sion du faisceau, la fréquence du déplace ment, la langueur du déplacement et d'autres facteurs moins importants; l'angle le plus favorable pouvant être déterminé rapidement par un essai.
Le déplacement du faisceau par les cames 23 a pour effet de produire une pelote ayant une largeur à peu près égale à la lon gueur des:
cames. Toute tendance des moyens de déplacement <B>à</B> relever les -extrémités. de la pelote, par le fait qu'un retard du fais ceau aux deux extrémités,, est surmontée en raison du mécanisme alternatif qui fait mou voir l'arbre de déplacement transversal dans le sens de la longueur de son axe, afin,
de diriger par ce moyen le faisceau sur une plus grande longueur de la bobine. Il -en ré sulte la production d'une pelote dont la partie centrale est sensiblement plus. épaisse que les extrémités, comme le montre la fig. 2.
La bobine est actionnée dans le même sens que les aiguilles de la montre pour tirer le fais ceau, tandis que l'arbre de déplacement trans versal, tourne en sens contraire. Puisque la vitesse périphérique du mécanisme de dépla cement transversal est à peu près égale à la vitesse linéaire du faisceau, il .ne peut y avoir qu'une légère différence de tension comme résultat du 'déplacement transversal.
Cela permet au faisceau de se déplacer rapi dement le long de la pelote, en faisant un angle minimum avec l'axe de la bobine.
Le déplacement transversal rapide im primé au faisceau -et le mouvement de va,et- vient de l'élément de déplacement produisent une pelote dans laquelle les parties du fais- seau. sont nettement séparées, et pleuvent ainsi être rapidement enfevées pour leur faire subir des opérations subséquentes, par exem ple les tordre ou les rebobiner.
Winding device. The present invention relates to a positive winding device which can be, for example, a device for forming bundles of material in the form of a bundle at very high winding speeds. Such a device could, for example, be used for the manufacture of fibers, but could also be used for the rewinding of certain products.
In certain methods of manufacturing fibers, for example glass fibers, the fibers are assembled, as they are formed, into a bundle which is wound on a spool or other rotating support. The conditions to be fulfilled for the winding of such a bundle are other than for that of spun products. The bundle is made up of a large number of individual filaments, which are not twisted together; that is why they are not tied at the same point as in the yarn products.
If the bundle were to be wound on a spool with successive turns placed next to each other, as is usually done with spun products, the fila ments from adjacent turns could get mixed up in such a way that the beam unit would be lost.
If an attempt is made to unwind a ball formed in this way, it often results in a breakage of at least one fiber or filament, which does not unwind when the bundle is pulled back, and the broken filaments form what is known as knots. The formation of knots on the spool often becomes so important that a large part of the spool cannot unwind, resulting in a large amount of waste.
In order to reduce the splitting of the beam and the resulting knot formation, the beam can be placed on the coil in large helices, so that the various parts of the beam cross at large angles and that 'thus the tendency to mingle is largely suppressed. In this way, the knots are almost completely eliminated and, by placing the bundle in this way, it can be removed quickly for twisting, rewinding or other subsequent operations of the same kind.
A ball is formed with this desired rolling pattern by moving the bundle transversely along the ball at a relatively high rate of speed as it is wound up. It has been found that by moving the bundle at least once along the entire length of the ball, each time the latter makes one or two turns, a suitably wound ball will be produced, although for a few bundles we have obtained a satisfactory result with a displacement along the length of the ball, each time the latter made three or four turns.
Another factor that plays a role in obtaining a ball that is easy to unwind is the tension under which the bundle is wound to form this ball, an increased tension making it in. general more difficult the removal of the beam. This is especially true when making a ball of recently manufactured glass fibers, because of the tendency of these fibers to snag and wear away from each other when their surfaces collapse. touch.
The effect of the abrasive action between the fibers forming the bundle itself is materially enhanced, if adjacent turns on the spool are parallel or nearly parallel, apparently due to the increase in fiber areas. adjacent turns, which are in contact.
A lubricating and tacky material is generally applied to the bundle to suppress the abrasive action - and at the same time to keep the assembled filaments in a compact bundle. - As the bundle is formed and wound up at a relatively high speed, the lubricating material and tacky is generally still in a wet or fluid state when the bundle is wound on the spool. When winding the wet harness under tension, then there is a tendency of parts of the harness;
which are adjacent and superimposed in the ball, to be attached to each other by the sticky material; @ so that in fact the whole ball is a solid mass @of glass fibers stuck to each other: By this fact, it becomes very difficult, if not impossible; to unwind the ball during further processing of the bundle.
Many types of mechanisms serving. transversely moving the beam have heretofore been employed for high speed winding. One of the most successful ones is the rotary type.
In this known mechanism, the beam is pulled towards the ball at such an angle. in relation to the latter, that in a sense it tends to move <B> la </B> along the ball under the influence of its tendency to approach the ball perpendicularly. The movement of the beam in the opposite direction is caused by a suitable mechanism intended to cause the beam to move along the ball and to release it at the end of the latter.
This mode of displacement is not entirely satisfactory, when it is desired to significantly increase the winding speed. For example, with winding speeds of the order of magnitude of 12,000 to; 20,000 revolutions per minute;
it is necessary to move the beam over the entire length of the ball at a frequency of 6000 to 10 000 times per minute, if one wishes to obtain a winding by half, that is to say one, displacement on half the length of the ball each time the ball turns.
In order to obtain this increase in the speed of travel, one would have to increase the inclination of the beam with respect to the coil significantly, so that there would be a decrease in the interval required for the return of the coil. beam under its tendency to be placed perpendicular to the coil. Often, increasing the angle raises the winding tension to the point of creating the adverse conditions described above.
The winding device forming the subject of the present invention comprises a reel arranged to receive and carry a beam i and a guide for imparting to this beam an alternating transverse movement. It is characterized in that said guide is constituted by a shaft parallel to the axis of said coil and carrying complementary cams in the form of conical helices
and rotating with it, each of these cams being so arranged that its larger radius is on the same side of the shaft as the smaller radius of the immediately adjacent cam; means further serving to rotate the shaft to successively bring said cams into contact with said beam.
The appended drawing shows, by way of example, an embodiment of the winding device forming the subject of the invention.
Fig. 1 is a schematic view thereof.
Fig. 2 is a plan of this device in operating position. Fig. 3 is a section passing approximately through line 3-3 of FIG. 1.
Fig. 4 is an end view of the displacement bar, and FIG. 5 is a plan of this bar.
In fig. 1 of the drawing, said embodiment of the - winding device - is shown in connection with an apparatus for. the continuous manufacture of glass fibers and comprising a furnace 10 in which glass is melted and from which several streams of molten glass start. These currents are reduced to the state of continuous filaments 11 by means of a drum or a coil 12, which rotates.
The filaments wind on this reel; they are all united. to the others in a bundle 13 by a guide 14, placed between the coil and the furnace and arranged to apply a suitable lubricant and glue to the filaments, when the latter assemble into a bundle.
The coil 12 is removably mounted on the horizontal axis 15, so arranged as to be actuated at a relatively high speed by a suitable motor mechanism indicated as a whole by <B> 16. </B>
While the <B> the </B> bundle 13 is pulled towards the coil 12, it is necessary that it be moved transversely in the direction of the length of this coil, in order to prevent fibers from adjacent parts of the bundle. become entangled which would tend to prevent the beam from unwinding during rewinding or other operation.
A mechanism for moving the beam along the ball comprises an element 18, which causes this displacement and which, for this purpose, is placed near the axis 15 and approximately in the vertical alignment of the path of the beam. The element 18 comprises a transverse shaft 19, rotating around a horizontal axis parallel to the axis 15 of the spool 12 and actuated by a motor 20, in an anti-clockwise direction, looking at FIG. . 1.
The transverse displacement shaft and the associated mechanism comprising the motor 20 (fig. 1) are mounted on a support 21 which is arranged to make a reciprocating movement in fixed slides 22, pa rally to the axis of the displacement shaft.
The movement of the support 27. can be obtained by the motor 20, by means of a suitable gear, which comprises a worm 20a mounted on the axis of the motor and meshing with a toothed wheel 20b carried by the support 21.
A connecting rod 22a, eccentrically articulated at one of its ends, on the wheel 20b, with a view to making a vertical oscillating movement, is connected to the other of its ends with a fixed part 22 and forms a connection which produces the back and forth movement of the transverse displacement shaft.
When the motor 20 is running, a rotational movement is imparted to the toothed wheel 20b, so that it rotates around its journal on the support 21, thereby causing the distance from the axis of said journal to be varied. connecting rod pivot, mounted on the fixed part 22.
It will be appreciated that when the outer pivot of the connecting rod moves on both sides of the axis of the toothed wheel 20b, the distance of the toothed wheel and the fixed slide increases or decreases accordingly - and that the support 21 slides in a back-and-forth movement.
The transverse displacement of the beam 12 is under the direct control of two parts 23 having roughly the shape of propellers and playing the role of complementary cams, these cams 23 being carried by the transverse displacement shaft 19 (fig. 4 and 5).
The cams 23 may be made with a steel wire, bent into a conical helix shape, as shown, or with a suitable arterial material capable of withstanding wear by the beam. As can be seen in particular in FIGS. 3 and 4, each cam 23 extends a little more than 180.
The smaller radius end 24 of one of the cams terminates near the end 25 where the complementary cam has its largest radius and is covered by the latter.
As can be seen more particularly in FIG. 4, the smallest radius of one of the cams and the largest radius of the other are arranged in two very close parallel planes .et arranged on either side of a radial plane of the shaft.
Thus, it will be seen that, when the beam has made a complete crossing while heading towards the small radius of a cam,
it is brought into contact with the additional cam and moves in the opposite direction. A line drawn along the contour of the cam roughly follows the shape of a helix inscribed on the surface of a cone .à forming a conical helix ,,
the angle of tangency with the axis of the shaft being such that the force acting on the beam has a transverse component sufficient to displace this beam. in the direction of the length of the spool.
This angle can be varied according to the winding speed; beam tension, frequency of movement, length of movement and other less important factors; the most favorable angle which can be quickly determined by a test.
The displacement of the beam by the cams 23 has the effect of producing a ball having a width approximately equal to the length of:
cams. Any tendency of the means of transport <B> to </B> raise the ends. of the ball, by the fact that a delay of the bundle at both ends ,, is overcome due to the reciprocating mechanism which makes the transverse displacement shaft slack in the direction of the length of its axis, so,
to direct by this means the beam over a greater length of the coil. The result is the production of a ball of which the central part is noticeably larger. thicker than the ends, as shown in fig. 2.
The spool is operated in the same direction as clockwise to pull the beam, while the transverse displacement shaft turns in the opposite direction. Since the peripheral speed of the transverse displacement mechanism is approximately equal to the linear speed of the beam, there can be only a slight difference in tension as a result of the transverse displacement.
This allows the beam to move quickly along the ball, making a minimum angle with the axis of the spool.
The rapid transverse displacement imparted to the beam - and the back and forth movement of the displacement member produce a ball in which the parts of the beam are formed. are clearly separated, and thus rain be quickly bunkered to subject them to subsequent operations, for example twisting or rewinding them.