Appareil destiné à imprimer une fausse torsion à un fil La présente invention concerne un appareil des tiné à imprimer une fausse torsion à un fil.
Les appareils connus ont l'inconvénient que l'usure des paliers de la broche à retordre creuse devient très grande lorsque la vitesse angulaire de la broche dépasse, par exemple, 40 000 révolutions par minute, et cela notamment parce que la chaleur produite dans les paliers, même lorsqu'ils sont pour vus de roulement à billes, ne peut plus être dissipée assez vite et les lubrifiants ne donnent plus satisfac tion aux hautes températures des paliers et en outre des vibrations qui se produisent à ces hautes vitesses détériorent les paliers.
L'appareil selon l'invention évite ces inconvé nients. Il comprend une broche à retordre creuse, à travers laquelle le fil passe longitudinalement, et il est caractérisé en. ce que la broche est supportée sans paliers par des poulies tournantes, la broche et les poulies ayant des vitesses angulaires qui sont inver sement proportionnelles à leurs rayons respectifs, la broche étant entraînée en rotation par au moins l'une des poulies.
Le dessin représente, à titre d'exemple, deux for mes d'exécution de l'appareil selon l'invention. La fig. 1 représente, partiellement en coupe ver ticale et partiellement en vue de face, la première forme d'exécution ; la fig. 2 est une vue en plan de l'appareil selon la fig. 1 ; la fig. 3 est une vue de face de la deuxième forme d'exécution ; la fig. 4 est une vue en plan de l'appareil selon la fig. 3 ; la fig. 5 est une vue de côté de l'appareil selon les fig. 3 et 4 ;
la fig. 6 est une vue perspective d'un détail de l'appareil selon les fig. 3 à 5 ; la fig. 7 est une vue agrandie de la partie supé rieure de la broche creuse d'une variante de l'appa reil ; la fig. 8 est une coupe selon la ligne 8-8 de la fig. 7 ; la fig. 9 est une coupe agrandie, montrant la disposition de certains roulements à billes ; les fig. 10, 11 et 12 représentent différentes bagues de fixation pour roulements à billes.
L'appareil selon les fig. 1 et 2 comporte un sup port 20 destiné à être monté sur le châssis d'une machine à retordre au moyen d'une tige filetée 21 et d'un écrou 22. Le support 20 est pourvu de rou lements à billes 25, 26 supportant un arbre vertical 24, entraîné en rotation par une courroie sans fin 23. Les roulements 25, 26 sont montés dans des logements alignés 27, 28 pratiqués dans le support 20, des bagues d'arrêt 29 disposées dans des gorges périphériques 30 empêchant les roulements. 25, 26 de tourner dans ces logements 27, 28.
Une poulie bom bée 31 est calée sur la partie supérieure de l'arbre 24 et retenue par une chape filetée 32. Un arbre ver tical libre 33 est monté dans un support auxiliaire 34 qui est lui-même monté sur une console 35 du support 20. Le support auxiliaire 34 présente un trou cylindrique vertical dans lequel est logé un manchon excentrique 36 contenant des, roulements à billes 37, 38 fixés dans ce manchon au moyen de bagues d'arrêt non représentées.
Le support auxiliaire 34 présente une fente lon gitudinale (non visible) et les bords 40 de cette fente sont serrés l'un contre l'autre par des vis 39, de façon à comprimer le manchon 36 pour éviter ses rotations par rapport au support auxiliaire. Le manchon excen trique 36 est muni d'un levier 41, permettant de faire tourner ce manchon 36 dans le support auxi liaire 34, quand les vis 39 ne sont pas serrées, afin de faire varier la distance entre les arbres 24 et 33.
L'arbre 33 porte, au-dessus et au-dessous du sup port auxiliaire 34, des poulies bombées 43 et 44, qui sont fixées sur l'arbre au moyen de vis 45.
Une broche creuse 46, comportant des bagues bombées 47, 48 et 49 venues d'une pièce avec le corps de la broche, est supportée par les poulies 31, 43 et 44 par l'entremise de courroies sans fin 51, 52 et 53 passant sur les bagues bombées 47, 48 et 49, et passe à travers une ouverture 50 de la con sole 35. La broche 46 est entraînée en rotation par la poulie 31 par l'entremise de la courroie 51 et entraîne à son tour en rotation les poulies 43 et 44 par l'entremise des courroies 52 et 53.
La broche creuse 46 présente à son extrémité supérieure une tête 54 avec une ouverture 55 dans laquelle est logé un rouleau de guidage 56 pour le fil 58 qui passe à travers le trou longitudinal 59 de la broche creuse 46. Le rouleau 56 peut tourner librement sur un axe transversal 57. Le fil 58 entre dans la broche 46 à son extrémité inférieure et en sort à son extrémité supérieure après avoir été enroulé une ou plusieurs fois autour du rouleau 56. Il est évident que le rouleau de guidage pourrait aussi être monté à l'extrémité inférieure de la broche creuse.
Il faut évidemment éviter que le fil soit enroulé autour du rouleau 56 de façon à passer sur lui-même, pour éviter qu'il s'effiloche ou que ses filaments soient endommagés.
Il est évident que les poulies 31, 43 et 44, ainsi que les bagues 47, 48 et 49 peuvent être munies de rebords, pour guider la courroie. Pour monter la bro che 46, on tourne le levier 41 du manchon excentri que 36 de façon à rapprocher le plus possible l'arbre libre 33 de l'arbre d'entraînement 24.
Après avoir mis en place les courroies 51, 52, 53, on tourne le levier 41 jusqu'à obtenir une tension suffisante de ces courroies, pour maintenir la broche 46 dans sa position verticale, puis on serre les vis 39 afin de bloquer le manchon excentrique 36 dans le support auxiliaire 34.
La position de la broche 46 peut être désignée par flottante , car elle n'est pas déterminée par des paliers. En négligeant un glissement des cour roies sur les poulies et les bagues de la broche, on a la relation suivante
EMI0002.0043
où Ns = nombre de tours par minute de la bro che 46 ; Nd. = nombre de tours par minute de la poulie entraînante 31 ; Rs = rayon de la broche 46 (à l'endroit de la bague 48) ; Rd = rayon de la poulie entraînante 31.
La même relation vaut évidemment pour les pou lies entraînées 43 et 44 ; les vitesses angulaires de la broche et des poulies correspondent donc inver sement à leurs rayons, le glissement des courroies (2-4 %, par exemple) étant toujours considéré comme négligeable.
L'appareil représenté dans les fig. 3 à 6 com porte un support 64 présentant une tige filetée 66 destinée à être fixée au châssis d'une machine à retordre au moyen d'un écrou. Le support 64 com porte des consoles 67, 68 dans lesquelles sont logés des roulements à billes 69 et 70, supportant un arbre 65 entraîné en rotation par une courroie sans fin 71.
Le support 64 comporte deux ailes 72 et 73 s'étendant latéralement vers le haut et pourvues de consoles 74, respectivement 75. La console 74 est percée pour recevoir un pivot 76 qui supporte un bras horizontal pivotable 77. Une bague 78 est fixée au bas du pivot 76 et un ressort 79, qui en toure le pivot 76, est fixé d'une part à la bague 78 et de l'autre à la partie inférieure d'un manchon 80 du bras 77.
Le ressort tend à faire tourner le bras 77 dans le sens horaire comme indiqué par une flè che dans la fig. 4. La console 75 est disposée à l'ex trémité d'un bras horizontal fixe 81 formé par l'aile 73. Le bras fixe 81 est dirigé vers le bras pivotable 77 en formant un angle aigu avec la partie centrale du support 64.
Une poulie entraînante 82 est calée à l'extrémité supérieure de l'arbre 65, tandis que des poulies 83 et 84 de même diamètre que la poulie 82 sont mon tées aux extrémités des bras 77 et 81, de façon à pouvoir tourner librement.
Une broche creuse 85 est supportée directement par les poulies 82, 83, 84, dont les bords sont en contact avec la périphérie de la broche. Un rouleau de guidage 86 est monté sur un axe transversal 87 dans la tête de la broche creuse 85. Un fil 88 passe à travers un trou longitudinal 89 de la broche 85 et est enroulé autour du rouleau 86, afin de conférer à ce fil une tension suffisante, ce dernier recevant, en passant à travers la broche, une fausse torsion. Le fil ayant subi la fausse torsion peut être enroulé sur une bobine non représentée.
Les bords des poulies 82 et 84 présentent cha cun deux nervures 90, formées par des bagues de caoutchouc ou de tout autre matériau élastique ayant un coefficient de friction élevé, ces nervures s'engageant lâchement dans deux gorges 92 de la broche 85. La poulie 83, constituée par un disque à périphérie cylindrique 91, est en contact avec la broche 85 entre les deux gorges 92. Le contact entre la broche 85 et les poulies 82, 83, 84 est maintenu par le ressort 79 qui tend à presser la poulie 83 contre la broche 85 et, par conséquent, la broche 85 contre les poulies 82 et 84. Il est évident que la broche 85 est entramée en rotation par la poulie 82 et entraîne à son tour en rotation les pou lies 83 et 84.
Il est également évident que les vites ses angulaires de la broche et des poulies correspon dent de nouveau inversement à leurs rayons, et que la position de la broche est flottante, sans paliers pouvant se détériorer.
On sait que les bagues extérieures de roulements à billes ont souvent une tendance à tourner dans leurs logements, lorsque l'arbre supporté par ces roulements tourne à grande vitesse. Il s'ensuit assez rapidement une forte usure, dont on s'aperçoit géné ralement seulement lorsque l'arbre n'est plus aligné ou se coince ; il faut alors arrêter l'appareil pour réparer les roulements et les logements. Selon la fig. 9, pour éviter cet inconvénient, un roulement à billes 104' (tel que les roulements 25 et 26 ou 69 et 70) est fixé dans son logement au moyen de bagues d'arrêt fendues élastiques 101, 102, 103 dis posées dans des gorges périphériques 100 du loge ment.
Chaque bague d'arrêt est constituée par un fil métallique élastique de forme polygonale, de sorte qu'un côté du polygone (ou la corde du cercle dans lequel le polygone est inscrit) émerge légère ment de la gorge 100. Le côté 104 de la bague 101 représentée à la fig. 10 a par exemple une longueur d'environ 2,4 mm, le côté 105 de la bague 102 (fig. 11) une longueur d'environ 3,2 mm et le côté 106 de la bague 103 (fig. 12) une longueur d'environ 9,6 mm.
Lorsque le roulement 104' est introduit dans son logement, les côtés 104, 105, 106 des bagues d'arrêt 101, 102, 103, se déforment élasti- quement de façon à maintenir la bague extérieure de ce roulement dans une position absolument fixe par rapport au logement.
Dans les appareils décrits, quand ils sont utili sés à de très grandes vitesses., le fil enroulé autour du rouleau de guidage 56 ou 86 a une tendance à passer sur lui-même, et cela essentiellement à cause de la grande force centrifuge agissant sur ce fil. Si le fil n'est pas tout à fait centré, il se produit un effet de ballonnement bien connu. Cet effet peut être réduit en décalant latéralement le rouleau de guidage de façon que le fil soit bien centré au point ou il arrive tangentiellement sur le rouleau.
Toutefois le déséquilibre dû au décalement est indé sirable et, en outre, le ballonnement n'est pas suffi samment réduit aux très grandes vitesses.
Les figures 7 et 8 montrent la tête 110 d'une variante de la broche creuse qui évite cet inconvé nient. Une ouverture transversale 111 facilite l'en roulement du fil 112 autour de deux rouleaux de guidage 114 et 115 disposés l'un au-dessus de l'autre, sa sortie du trou longitudinal 113 de la bro che creuse. Ix rouleau inférieur 114 tourne libre- ment sur un axe transversal 117 incliné vers le haut, qui est fixé à la tête 110 au moyen d'une vis d'arrêt 118. Le rouleau inférieur 114 est agencé de façon que le fil 112 entre en contact tangentielle ment avec la surface 119 de ce rouleau sans dévier de sa course rectiligne. Des rebords 120 maintien nent le fil sur la partie du rouleau à diamètre réduit.
Le fil est enroulé hélicoidalement une seule fois vers la droite autour de la surface de contact 119, de sorte que le fil quitte le rouleau du même côté où il entre en contact avec le rouleau.
Le second rouleau 115 disposé au-dessus du rouleau 114 tourne librement sur un axe transver sal 123 incliné vers le bas. L'axe 123 est décalé hors du plan vertical passant par le premier rou leau 114, de l'autre côté de l'axe longitudinal de la broche creuse, et est fixé à la tête 110 au moyen d'une vis d'arrêt 124. Le rouleau 115 est également pourvu de rebords 125 limitant une surface de con tact cylindrique 126.
Le fil 112 quittant le côté antérieur du rouleau 114 est indroduit entre les deux rouleaux de façon à se trouver sur le côté postérieur du rouleau 115, qui se trouve devant le rouleau 114. Un seul tour hélicoïdal vers la gauche autour de la surface cylin drique 126 ramène le fil dans sa position centrée, de sorte que le fil quitte le côté postérieur du rou leau 115 en alignement avec le trou longitudinal 113 de la broche creuse et passe par un trou<B>116</B> au sommet de la tête 110. Il est évident que les rou leaux 114 et 115 tourneront dans des directions opposées.
On peut disposer les axes 117 et 123 de façon qu'ils aient un point d'intersection idéal au-dehors de la broche, en formant un angle inférieur à 1800. Les rouleaux peuvent être remplacés par des éléments fixes par rapport à la tête 110, par exem ple par des éléments tubulaires. Les deux rouleaux ou autres éléments de guidage peuvent aussi être déplacés du même côté de l'axe de la broche, les deux tours hélicoïdaux du fil ayant alors la même direction. Il est évident qu'une tête de broche creuse avec deux rouleaux de guidage doit être équilibrée avec soin pour éviter des vibrations.
On indiquera maintenant quelques dimensions utilisées pour chacune des formes d'exécution re présentées, ces dimensions étant, bien entendu, don nées uniquement à titre d'exemple.
Pour l'appareil selon les fig. 1 et 2 : Une poulie entraînante (31) avec un diamètre de 72 mm tour nant à une vitesse angulaire de 15 000 tours par minute fera tourner une broche creuse (46) d'un diamètre de 9 mm à une vitesse angulaire de 120000 tours par minute.
Pour l'appareil selon les fig. 3 à 6 : Une poulie entraînante (82) avec un diamètre de 72 mm, tour nant à une vitesse angulaire de 20 000 tours par minute, fera tourner une broche creuse (85) d'un diamètre de 6 mm à une vitesse angulaire de 240 000 tours par minute. On remarque que dans les deux exemples repré sentés le rapport entre les rayons des poulies et ce lui de la broche creuse est supérieur à 3 : 1.
Il est évident qu'on pourrait utiliser aussi plu sieurs poulies pour entraîner en rotation la broche creuse, par exemple en accouplant aussi l'arbre 33 au moyen d'une courroie sans fin au même moteur qui entraîne l'arbre 24 par la courroie sans fin 23.