Machine enrouleusedérouleuse à action commandée
I1 est bien connu qu'une bobine sur laquelle s'enroule, ou de laquelle se déroule un matériau (fil, câble ou nappe) doit avoir sa vitesse de rotation asservie soit à la délivrance du matériau débité par l'appareil délivreur (cas de l'enroulement) soit au besoin de l'appareil récepteur ou utilisateur (cas de déroulement).
I1 est donc nécessaire de synchroniser la vitesse linéaire d'enroulement avec celle de la machine absorbant ou délivrant le matériau, en vue d'éviter que des incidents ou malfaçons se produisent, tout en tenant compte que la vitesse angulaire, le diamètre, le poids, les variations de vitesses de la bobine peuvent avoir des valeurs élevées et déterminer, en conséquence, des énergies cinétiques importantes à fournir ou à absorber.
L'invention vise une machine enrouleuse-dérouleuse à action commandée munie d'un dispositif de régulation de vitesse qui répond aux conditions de fonctionnement sus-énoncées.
La machine enrouleuse-dérouleuse à action commandée comportant deux freins agissant alternativement sur l'arbre porte-bobine entraîné par un moteur par l'intermédiaire d'un différentiel, une timonerie actionnant simultanément mais inversement les deux freins et un dispositif compensateur sollicité par le matériau en translation, caractérisée en ce qu'un dispositif amortisseur et accélérateur asservi au déplacement de ce dispositif compensateur agit sur cette timonerie commune aux deux freins.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple une forme d'exécution de l'invention.
La fig. 1 est une coupe en plan d'une machine conforme à l'invention.
La fig. 2 est un schéma montrant le fonctionnement d'un compensateur.
La fig. 3 est une coupe de profil faite selon 111-111 de la fig. 1.
La fig. 4 est une vue de détail de la commande du dispositif amortisseur-accélérateur.
Comme on le voit sur ces figures, la machine enrouleuse (ou dérouleuse à action commandée) comprend un bâti 1 dont la partie inférieure 1, sert de réservoir au fluide hydraulique.
Un arbre principal 2 tourne dans des paliers portés par deux parois opposées dudit bâti. Sur cet arbre 2 sont fixés extérieurement au bâti île toc 3 d'entrainement de la bobine 4 et, intérieurement deux pignons 5 et 6.
De même, parallèlement à cet arbre principal 2, tournent deux autres arbres 7 et 8. L'arbre 8 traverse la paroi du bâti 1, comme il sera dit plus loin.
Sur l'arbre 7 sont fixés un pignon 9 engrenant avec le pignon 5 et le pignon 10 de la pompe du frein hydraulique 11 dont le boîtier est assujetti au bâti 1.
Sur l'arbre 8, intérieurement au bâti est fixé le pignon 12 de la pompe du frein hydraulique 13 dont le boîtier est assujetti audit bâti. Le frein 13 est identique au frein 11. Ces deux freins constituent un variateur hydraulique de vitesse à action négative.
Extérieurement au bâti 1 sur l'arbre 8 est claveté le planétaire d'entrée 14 d'une poulie réductrice 15 tandis que le planétaire de sortie 16 de cette poulie est solidaire en rotation d'une douille 17 traversant le palier 18 et sur laquelle est claveté le pignon 19 engrenant avec le pignon 6. La poulie réductrice 15 qui constitue un différentiel reçoit son mouvement d'un moteur 20 par l'intermédiaire de courroies 21 et d'une poulie 22.
Les freins 1 1 et 13 sont en communication avec le réservoir 1 < de fluide hydraulique, un radiateur 23 et le ventilateur 24 actionnés par le moteur 20 provoquent le refroidissement de ce fluide. Les clés 25 et 26 des robinets des freins hydrauliques 1 1 et 13 sont réunies par une timonerie 27 dont la commande sera expliquée plus loin.
La machine est munie d'un compensateur dont la conception est fonction de la nature du matériau à enrouler (ou à dérouler). Ce compensateur, dont le rôle est de déterminer la tension du matériau, est placé entre la bobine 4 et l'appareil délivreur (ou récepteur), non représenté.
Ce compensateur peut, par exemple, être de la forme de celui qui est représenté sur la fig. 2: un levier 28 articulé par l'une de ses extrémités 28a en un point fixe, par exemple le bâti, est muni d'un poids 29 approprié et à son autre extrémité d'un galet 30 roulant sur le matériau à enrouler (ou à dérouler). On remarquera que le compensateur 28 dont le poids 29 détermine la tension du matériau transforme les écarts de vitesse entre l'organe débiteur (ou récepteur) et la bobine, en un mouvement angulaire que l'on met à profit pour provoquer, en conséquence, la variation de vitesse de rotation de la bobine. Un tel compensateur est particulièrement applicable dans le cas de gros câbles ou de nappes se déplaçant à vitesse lente.
S'il s'agit de fils fins se déplaçant à grande vitesse il est préférable d'utiliser un compensateur à moufle, comme cela est représenté aux fig. 1 et 3. Ce dispositif comprend une poulie multigorges de renvoi 31e dont l'axe a une position fixe et une poulie multigorges 31 dont l'axe 32 est solidaire d'un chariot 33 coulissant sur un rail 34 et pouvant ainsi s'approcher ou s'éloigner de la poulie 31,. Un poids 35 est fixé à l'extrémité d'une chaîne galle 36, passant sur un pignon approprié 37 formant renvoi d'angle et accrochée, d'autre part, à l'extrémité du chariot 33 tend à placer ledit chariot dans la position la plus éloignée de la poulie 3 la. A la manière de ce qui se passe dans un moufle, le matériau 33 arrive en F1 tangentiellement à ladite poulie 31a,
ceinture la poulie 31 puis la poulie 31, et à nouveau la poulie 31 pour sortir du moufle selon F, en direction du dispositif de trancanage (dispositif favorisant la juxtaposition des spires sur la bobine 4). On comprend aisément que, sous l'influence du poids 35, les variations de la tension du matériau sont transformées en déplacement linéaire du chariot 33.
On utilise ce déplacement linéaire, cas des fig. 1 et 3, ou le déplacement angulaire du levier 28, cas de la fig. 2, pour actionner directement ou indirec- tement la timonerie 27 de commande des clés des freins hydrauliques il et 13.
Si l'on veut obtenir une bobine bien formée, éviter les risques de rupture ou de fluage > , il est nécessaire que le compensateur agisse aussi rapidement que possible sur la vitesse de la bobine. I1 est donc opportun de disposer entre ces éléments un dispositif agissant avec promptitude.
A cet effet, le chariot 33 est taillé en crémaillère 37 sur l'une de ses faces, cette crémaillère engrenant avec le pignon 38 claveté sur un arbre 39 duquel est solidaire un pignon 40 engrenant à son tour avec une crémaillère 41 taillée dans la surface latérale d'un piston 42 coulissant dans un cylindre 43 fixé au bâti 1.
Le cylindre est en communication par l'une de ses extrémités avec le réservoir de fluide hydraulique la.
Si la tige 44 du piston agit sur la timonerie 27, aux déplacements dudit piston correspondra une variation de la position des clés 25 et 26 des freins 11 et 13.
Si l'on a eu soin de placer initialement ces clés, de manière que pour un même sens de déplacement angulaire, l'une ferme le circuit hydraulique correspondant, pendant que l'autre ouvre son propre circuit, le déplacement du chariot 33 en fonction de la tension du matériau, aura pour corollaire, la rotation des pignons 38 et 40, le déplacement de la crémaillère 41 et partant du piston 42 et de la timonerie 27, l'ouverture de l'un des robinets et la fermeture de l'autre, ce qui correspondra à une augmentation de la vitesse de la bobine (le robinet du frein 13 allant vers sa fermeture, tandis que le robinet du frein 1 1 va vers son ouverture) ou à une diminution de cette vitesse (par une tendance inverse des robinets) selon que le chariot compensateur 32 s'éloigne ou se rapproche de la poulie 30.
Comme tout système hydraulique le dispositif ci-dessus décrit comporte une certaine inertie et produit un freinage quand le piston change brusque- ment de sens de déplacement.
Pour obvier à cet inconvénient, la tige 44 n'est pas reliée au piston 42 mais à un piston 45 coulissant à l'intérieur du piston 44, ce piston 45, dont chacune des faces est en communication avec les extrémités opposées du piston 42, grâce aux canalisations 46 et 47, est maintenu en position d'équilibre à l'intérieur du piston 42 par deux ressorts tarés 48 et 49.
Le piston 42, obéissant à une rapide impulsion, ne pouvant se déplacer aussi rapidement que souhaitable en raison du débit des canalisations, la pression s'élève immédiatement dans la chambre intéressée du cylindre 43, provoquant un déséquilibre des pressions réactives des ressorts 47 et 48 et partant un déplacement amplifié du piston 45, déplacement qui a pour corollaire celui de la timonerie 27 et des clés 25 et 26 d'où une action immédiate sur les freins 11 et 13.
Avantageusement le cylindre 43 communique avec le réservoir la au moyen de deux canalisations 50 et 51, l'une étant réglementée par une soupape 52, l'autre par un pointeau réglable 53 permettant de régler la fuite 2.
Ce dispositif à la fois accélérateur et amortisseur permet d'appliquer à une bobine réceptrice ou débitrice, un couple moteur ou résistant proportionnel à la vitesse du déplacement d'un compensateur et non proportionnel à la longueur de ce déplacement.
I1 détermine donc la synchronisation de la vitesse entre deux éléments, assure la stabilité de cette vitesse (suppression de l'effet de pompage ) et permet, par un calage expérimental et judicieux de la position des deux robinets, de réduire la puissance motrice nécessaire à sa moindre valeur.
Ainsi constituée une machine enrouleuse, par exemple de fils fins animés d'une grande vitesse, fonctionne selon le principe suivant:
Pour la tension du fil correspondant à la valeur la plus favorable à un bon enroulement, celle-ci est équilibrée par l'action du poids 35, le chariot compensateur 33 est immobile et, par conséquent, sans effet. Si la tension augmente soudainement, le chariot 33 se rapproche de la poulie 30 comme il vient d'être dit, le dispositif amortisseur-accélérateur de commandes actionné par ce déplacement manovu- vre immédiatement les clés de réglage des refoulements des freins 11 et 13.
Le robinet de 1 1 tend vers la fermeture, le freinage du fluide ayant pour conséquence le ralentissement de la pompe correspondante sur l'axe 7 de laquelle est claveté le pignon 5 en prise directe avec le pignon 5 de l'arbre principal 2 porte-toc. Il y a donc ralentissement immédiat de la vitesse de rotation de la bobine.
Par contre, par la timonerie 27, le dispositif amortisseur-accélérateur de commande a ouvert la clé 26 réglant le refoulement de la pompe du frein
13 libérant ainsi l'arbre 8 sur lequel est claveté le planétaire d'entrée 14 de la poulie réductrice. Comme le planétaire de sortie 18 de cette même poulie est fixé à la douille 17 solidaire du pignon 19 engrenant avec le pignon 6 de l'arbre principal 2, le ralentissement de cet arbre provoque celui dudit planétaire, ce qui permet à ladite poulie d'agir comme un différentiel, puisque parson extérieur elle reçoit un mouvement de rotation à vitesse constante du moteur.
Une diminution de la tension du fil provoquerait évidemment des phénomènes inverses.
Controlled action winder-unwinder machine
I1 is well known that a reel on which is wound, or from which a material is unwound (wire, cable or web) must have its speed of rotation slaved either to the delivery of the material debited by the delivery device (case of winding) or if necessary from the receiving or user device (unwinding).
It is therefore necessary to synchronize the linear winding speed with that of the machine absorbing or delivering the material, in order to prevent incidents or defects from occurring, while taking into account that the angular speed, the diameter, the weight , the speed variations of the coil can have high values and consequently determine high kinetic energies to be supplied or absorbed.
The invention relates to a winding-unwinding machine with controlled action provided with a speed regulating device which meets the above-mentioned operating conditions.
The controlled action winding-unwinding machine comprising two brakes acting alternately on the spool-holder shaft driven by a motor via a differential, a linkage actuating both brakes simultaneously but inversely and a compensating device actuated by the material in translation, characterized in that a damper and accelerator device slaved to the movement of this compensating device acts on this linkage common to the two brakes.
The appended drawing shows by way of example one embodiment of the invention.
Fig. 1 is a plan section of a machine according to the invention.
Fig. 2 is a diagram showing the operation of a compensator.
Fig. 3 is a side section taken along 111-111 of FIG. 1.
Fig. 4 is a detail view of the control of the damper-accelerator device.
As can be seen in these figures, the winding machine (or controlled action unwinder) comprises a frame 1, the lower part 1 of which serves as a reservoir for the hydraulic fluid.
A main shaft 2 rotates in bearings carried by two opposite walls of said frame. On this shaft 2 are attached externally to the toc island frame 3 for driving the coil 4 and, internally, two pinions 5 and 6.
Likewise, parallel to this main shaft 2, turn two other shafts 7 and 8. The shaft 8 passes through the wall of the frame 1, as will be described later.
On the shaft 7 are fixed a pinion 9 meshing with the pinion 5 and the pinion 10 of the hydraulic brake pump 11, the housing of which is secured to the frame 1.
On the shaft 8, internally to the frame is fixed the pinion 12 of the hydraulic brake pump 13, the housing of which is secured to said frame. The brake 13 is identical to the brake 11. These two brakes constitute a hydraulic speed variator with negative action.
Externally to the frame 1 on the shaft 8 is keyed the input sun gear 14 of a reduction pulley 15 while the output sun gear 16 of this pulley is rotatably secured to a sleeve 17 passing through the bearing 18 and on which is keyed pinion 19 meshing with pinion 6. The reduction pulley 15 which constitutes a differential receives its movement from a motor 20 by means of belts 21 and a pulley 22.
The brakes 1 1 and 13 are in communication with the reservoir 1 <of hydraulic fluid, a radiator 23 and the fan 24 actuated by the motor 20 cause the cooling of this fluid. The keys 25 and 26 of the hydraulic brake valves 11 and 13 are joined by a linkage 27, the control of which will be explained below.
The machine is fitted with a compensator, the design of which depends on the nature of the material to be wound (or unwound). This compensator, the role of which is to determine the tension of the material, is placed between the coil 4 and the delivery device (or receiver), not shown.
This compensator may, for example, be in the form of that shown in FIG. 2: a lever 28 articulated by one of its ends 28a at a fixed point, for example the frame, is provided with an appropriate weight 29 and at its other end with a roller 30 rolling on the material to be wound up (or to unroll). It will be noted that the compensator 28 whose weight 29 determines the tension of the material transforms the speed differences between the debtor member (or receiver) and the coil, into an angular movement that is used to cause, as a result, the variation in the speed of rotation of the coil. Such a compensator is particularly applicable in the case of large cables or layers moving at slow speed.
In the case of fine threads moving at high speed, it is preferable to use a muffle compensator, as shown in fig. 1 and 3. This device comprises a multi-chiller pulley 31st whose axis has a fixed position and a multi-chiller pulley 31 whose axis 32 is integral with a carriage 33 sliding on a rail 34 and can thus approach or move away from the pulley 31 ,. A weight 35 is fixed to the end of a chain wheel 36, passing over a suitable pinion 37 forming an angle transmission and hooked, on the other hand, to the end of the carriage 33 tends to place said carriage in the position furthest from pulley 3 la. Like what happens in a muffle, the material 33 arrives at F1 tangentially to said pulley 31a,
belts the pulley 31 then the pulley 31, and again the pulley 31 to exit the block along F, in the direction of the trancanage device (device promoting the juxtaposition of the turns on the coil 4). It is easily understood that, under the influence of the weight 35, the variations in the tension of the material are transformed into linear displacement of the carriage 33.
This linear displacement is used, in the case of FIGS. 1 and 3, or the angular displacement of the lever 28, in the case of FIG. 2, to actuate directly or indirectly the linkage 27 for controlling the keys of the hydraulic brakes 11 and 13.
If one wants to obtain a well-formed coil, to avoid the risks of breakage or creep>, it is necessary that the compensator acts as quickly as possible on the speed of the coil. It is therefore appropriate to have between these elements a device acting promptly.
For this purpose, the carriage 33 is cut into a rack 37 on one of its faces, this rack meshing with the pinion 38 keyed on a shaft 39 of which is integral a pinion 40 meshing in turn with a rack 41 cut into the surface side of a piston 42 sliding in a cylinder 43 fixed to the frame 1.
The cylinder is in communication at one of its ends with the hydraulic fluid reservoir 1a.
If the piston rod 44 acts on the linkage 27, the movements of said piston will correspond to a variation in the position of the keys 25 and 26 of the brakes 11 and 13.
If care has been taken to place these keys initially, so that for the same direction of angular displacement, one closes the corresponding hydraulic circuit, while the other opens its own circuit, the displacement of the carriage 33 in function. the tension of the material, will have as a corollary, the rotation of the pinions 38 and 40, the displacement of the rack 41 and starting from the piston 42 and the linkage 27, the opening of one of the valves and the closing of the other, which will correspond to an increase in the speed of the reel (the brake tap 13 going towards its closure, while the brake tap 1 1 goes towards its opening) or to a decrease in this speed (by a reverse tendency valves) depending on whether the compensating carriage 32 moves away from or approaches the pulley 30.
Like any hydraulic system, the device described above has a certain inertia and produces braking when the piston suddenly changes direction of movement.
To overcome this drawback, the rod 44 is not connected to the piston 42 but to a piston 45 sliding inside the piston 44, this piston 45, each of whose faces is in communication with the opposite ends of the piston 42, thanks to the pipes 46 and 47, is maintained in a balanced position inside the piston 42 by two calibrated springs 48 and 49.
The piston 42, obeying a rapid impulse, not being able to move as quickly as desirable due to the flow of the pipes, the pressure immediately rises in the chamber of interest of the cylinder 43, causing an imbalance of the reactive pressures of the springs 47 and 48 and hence an amplified displacement of the piston 45, a displacement which has as a corollary that of the linkage 27 and of the keys 25 and 26, hence immediate action on the brakes 11 and 13.
Advantageously, the cylinder 43 communicates with the reservoir 1a by means of two pipes 50 and 51, one being regulated by a valve 52, the other by an adjustable needle 53 making it possible to regulate the leak 2.
This device, which is both an accelerator and a damper, makes it possible to apply to a receiving or delivering reel, a motor or resistance torque proportional to the speed of movement of a compensator and not proportional to the length of this movement.
It therefore determines the synchronization of the speed between two elements, ensures the stability of this speed (elimination of the pumping effect) and makes it possible, by an experimental and judicious setting of the position of the two valves, to reduce the motive power necessary to its lesser value.
Thus constituted a winding machine, for example of fine threads driven at high speed, operates according to the following principle:
For the thread tension corresponding to the value most favorable to good winding, this is balanced by the action of the weight 35, the compensating carriage 33 is stationary and, consequently, ineffective. If the tension suddenly increases, the carriage 33 approaches the pulley 30 as it has just been said, the damper-accelerator controls actuated by this movement immediately maneuvering the keys for adjusting the delivery of the brakes 11 and 13.
The valve of 1 1 tends to close, the braking of the fluid resulting in the slowing down of the corresponding pump on the axis 7 of which the pinion 5 is keyed in direct engagement with the pinion 5 of the main shaft 2 holder. knock. There is therefore an immediate slowdown in the speed of rotation of the coil.
On the other hand, by the linkage 27, the damper-accelerator control device opened the key 26 regulating the delivery of the brake pump.
13 thus freeing the shaft 8 on which the input sun gear 14 of the reduction pulley is keyed. As the output sun gear 18 of this same pulley is fixed to the bush 17 integral with the pinion 19 meshing with the pinion 6 of the main shaft 2, the slowing down of this shaft causes that of the said sun gear, which allows said pulley to act as a differential, since its exterior it receives a rotational movement at constant speed from the motor.
A reduction in the thread tension would obviously cause the opposite phenomena.