Régulateur de tension de fil pour machine textile
La présente invention a pour objet un régulateur de tension de fil pour machine textile, comprenant un guide-fil fixe d'entrée, un sabot fixe convexe, un guide-fil mobile unique, et un guide-fil fixe de sortie, dans lesquels passe successivement le fil dont la tension est à régler, de façon telle que, lorsque le guide fil mobile se déplace dans un sens sur sa trajectoire, sous l'action de moyens élastiques, par exemple une force électro-magnétique, agissant à l'encontre de l'action de la tension du fil sur ledit guide-fil mobile, ce dernier provoque une augmentation de la longueur de l'arc du sabot contre lequel frotte le fil, tandis que, lorsqu'il se déplace dans le sens opposé, sous l'action prépondérante de la tension du fil, il provoque une diminution de la longueur de cet arc.
Dans les régulateurs connus de ce type, la surface du sabot, contre laquelle frotte le fil, est une surface cylindrique, ce qui conduit à deux impératifs contradictoires entre lesquels on doit adopter un compromis.
En effet:
1. Pour assurer une grande plage de réglage de la tension du fil, il faudrait choisir un diamètre de cylindre relativement grand. I1 est souhaitable, en outre, que la plage de régulation automatique comporte une position dans laquelle le fil ne frotte pas sur le cylindre, position indispensable pour éviter l'amplification des surtensions.
2. I1 faudrait, par contre, donner au cylindre de frottement un diamètre relativement petit pour que le fil puisse se présenter sur ledit cylindre avec une tension négligeable et animé de vibrations très fréquentes au dévidage des bobines. Dans ce cas, il faut pouvoir assurer une pression suffisante par millimètre carré de surface de contact du fil avec le sabot en vue d'éviter la création d'une zone critique de faible pression dans laquelle le frottement est instable, quelle que soit la matière utilisée pour la réalisation du cylindre et quels que soient l'état de surface de celuici et son coefficient de frottement.
A ce sujet, il convient de remarquer que, dans ces régulateurs à cylindre de frottement, en raison de leur principe même, on ne peut pas, à la fois, respecter une position sans frottement et adopter une disposition permettant de faire varier l'angle de tirage du fil sans modifier la longueur de l'arc de contact du fil contre le sabot.
De ce fait, le déplacement du tâteur, c'est-à-dire du guide-fil mobile ne peut agir directement sur la pression unitaire de contact du fil, puisque le déplacement de ce tâteur agit en augmentant, ou en diminuant, à la fois, les deux termes du rapport P/S dans lequel P est l'effort total du fil contre la surface convexe, et S la surface du fil en contact avec ladite surface.
Or, les réalisations connues semblent montrer que les meilleurs résultats ont été obtenus lorsqu'on a pu, dans les limites des possibilités offertes par les sabots de frottement de forme cylindrique, faire agir le le tâteur davantage sur la pression exercée par le fil contre la surface convexe du sabot que sur la longueur de l'arc de contact.
Le but de l'invention est de réaliser un régulateur de tension du type précité, qui ne présente pas les inconvénients rappelés plus haut des formes de réalisation classiques.
A cet effet, le régulateur selon l'invention est caractérisé en ce que le rayon de courbure du sabot est variable et plus petit dans sa partie aval que dans sa partie amont, considérées dans le sens de déplacement du fil.
Cette structure particulière offre de très larges possibilités, et permet d'obtenir facilement des rayons de courbure dans le rapport de 1 à 8,35, par exemple, donnant toute satisfaction. Elle permet de tirer parti des avantages des cylindres de grand diamètre, en conservant ceux des cylindres de petit diamètre, ainsi que cela sera exposé plus loin, en détail.
Dans une forme d'exécution, la partie utile du sabot présente un profil sensiblement en forme de demi-ellipse, entre deux points sensiblement diamétralement opposés, à partir d'une certaine distance des sommets de l'ellipse.
Dans une forme d'exécution préférée, les moyens élastiques de rappel du guidefil mobile peuvent être des moyens pneumatiques.
Dans une forme d'exécution, le guide-fil mobile peut être relié à une cloison mobile dont l'une des faces est soumise à la pression atmosphérique, et l'autre face à la pression d'une source de fluide sous pression constante.
Dans une forme d'exécution, la cloison mobile peut être constituée par une palette pivotant dans un carter étanche en forme d'arc de cercle où elle détermine deux chambres respectivement en communication avec l'atmosphère et avec la source de fluide sous pression constante.
Dans une autre forme d'exécution, la cloison mobile peut être constituée par le fond souple d'une capsule dont l'intérieur est en communication avec la source de fluide sous pression constante.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution du régulateur objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue de face d'une forme d'exécution dans laquelle le couple de rappel est assuré par un moteur électrique.
La fig. 2 est une vue de profil correspondant à la fig. 1, avec des arrachements.
La fig. 3 est une vue de face d'une autre fonne d'exécution dans laquelle le couple de rappel est fourni par un dispositif pneumatique à palette pivotante.
La fig. 4 est une coupe faite suivant la ligne
IV-IV de la fig. 3, la palette pivotante étant supposée ramenée dans le plan de coupe.
La fig. 5 est une coupe faite suivant la ligne V-V de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe faite suivant la ligne
VI-VI de la fig. 7 d'une variante de régulateur à couple de rappel fourni par une capsule manométrique; et
la fig. 7 est une coupe faite suivant la ligne
VII-VII de la fig. 6.
Le dispositif régulateur de tension du fil pour machine textile représenté sur les fig. 1 et 2 comporte un boîtier 1, sur une face (qu'on appellera dans ce qui suit face avant ) duquel sont fixés un guide-fil d'entrée 2, un guide-fil fixe de sortie 3 et un sabot convexe de frottement 4.
Un guide-fil mobile 5 est porté par l'extrémité libre d'un levier 6 dont l'autre extrémité est solidaire d'un arbre 7 d'un moteur asynchrone dit moteur couple, dont le rotor à cage d'écureuil classique 8 est solidaire d'un arbre 7 et tourne à l'intérieur du stator 9 alimenté en courant alternatif, de préférence un courant basse tension, par exemple de l'ordre de 24 volts, au moyen de conducteurs indiqués en 11 sur la fig. 2. On ne décrira pas en détail toute la structure du moteur qui est de tout type classique approprié.
Le fil 10, dont on doit régler la tension, passe, successivement, dans le guide-fil fixe d'entrée 2, contre le sabot fixe convexe 4, dans le guide-fil mobile 5, et dans le guide-fil fixe de sortie 3.
Le sabot 4 de rayon variable présente un profil sensiblement en forme de demi-ellipse entre deux points A et B sensiblement diamétralement opposés à partir d'une certaine distance des deux sommets de l'ellipse. Cette forme convient particulièrement bien pour fournir, dans la première partie de l'amplitude du mouvement du bras 6 portant le guide-fil mobile 5, un grand rayon de courbure de la surface du sabot contre laquelle porte le fil 10, et dans la deuxième partie de l'amplitude dudit mouvement, un rayon de courbure considérablement plus petit et une force d'application du fil plus grande contre le sabot.
Le régulateur porte deux tiges filetées 21, 22. de fixation sur une paroi telle que 23, par exemple, au moyen d'écrous de serrage 24.
L'ensemble est conçu et agencé de façon telle que, en fonction de la forme de la trajectoire du guidefil mobile 5, qui est un arc de cercle, de la forme du sabot convexe, de la position relative desdites formes, et de la valeur du couple constant fourni par le moteur couple, la résultante des tensions du brin qui arrive au guide-fil mobile 5 et du brin qui en sort, crée, en tirant sur le levier 6, un couple qui est égal au couple élastique fourni par le moteur couple de rappel, et cela quelle que soit la position angulaire du levier 6.
Le levier 6 peut occuper lune quelconque des positions comprises dans environ un demi-cercle dont les positions extrêmes sont celles indiquées en 5 et 5".
Une butée 15 limite l'amplitude du mouvement de pivotement du bras 6, dans le sens de l'application du fil 10 contre le sabot 4. Lorsque le levier 6 occupe la position représentée en traits pleins, les trois guidefil sont sensiblement en ligne droite et le fil n'est pas en contact avec le sabot de frottement; il s'agit là d'une position limite de réserve correspondant à un fil fortement tendu ou bien à la position que prend le levier lorsque le moteur de rappel n'est pas alimenté.
L'autre position extrême 5" représentée en traits mixtes correspond à un fil complètement détendu et la position 5', également représentée en traits mixtes, est une position intermédiaire de fonctionnement normal.
Le fonctionnement du régulateur est le suivant: en régime stable (position 5'), le fil 10 frotte sur le sabot 4 et sa tension t1 qui s'exerce sur le brin qui entre dans le guide-fil mobile 5, composée avec la tension t2, sensiblement égale à tl, qui s'exerce sur le brin qui sort dudit guide-fil, donne une résultante R qui exerce, sur le levier 6, un couple de valeur égale au produit de la force R par le bras de levier L. Le couple fourni par le moteur de rappel a la même valeur.
Si la tension du fil 10, en amont du régulateur, tend, par exemple à diminuer, le couple exercé par le fil, en raison de la force de frottement qui s'exerce contre le sabot, devient inférieur au couple de rappel du moteur, de sorte que le levier 6 pivote dans le sens de la flèche f. La longueur de l'arc du sabot 4, contre lequel frotte le fil, augmente par conséquent jusqu'à ce que le couple exercé par la tension croissante du fil, sur le bras 6, équilibre de nouveau la valeur du couple fourni par le moteur de rappel. Le régulateur se stabilise dans cette nouvelle position.
Inversement, si la tension du fil 10, en amont du régulateur vient à augmenter, l'action due à la tension du fil sur le levier 6 devient prépondérante sur celle du moteur de rappel, de sorte que le levier 6 pivote dans le sens inverse de la flèche f1, ce qui provoque une diminution de la force de frottement du fil contre le sabot et, par suite, une diminution du couple exercé par le fil sur le levier 6. Ce dernier pivote en réduisant par conséquent la longueur de l'arc de frottement du fil contre le sabot, jusqu'à ce que le couple dû à la tension du fil soit réduit à une valeur égale à la valeur du couple de référence du moteur de rappel. Le régulateur se stabilise de nouveau dans cette nouvelle position, jusqu'à une nouvelle variation de la tension du fil en amont du régulateur.
Le régulateur décrit réunit encore les avantages suivants
Position de frottement nul pour les surtensions, c'est la position représentée en traits pleins sur la fig. 1 où l'on voit le fil 10 qui passe dans les trois guide-fil alignés 2, 5 et 3 sans frotter contre le sabot 4.
Vaste plage de réglage de la tension du fil.
Action directe sur la valeur de la pression unitaire du fil contre le sabot, dans la deuxième partie de la course angulaire du guide-fil mobile 5, sur la zone de petit rayon du sabot, par variation de l'angle de tirage, c'est-à-dire de l'angle que fait, avec la surface du sabot à son point de contact avec celui-ci, la partie du fil comprise entre le guide-fil 5 et ledit sabot; on fait ainsi varier cette pression, sans que la surface totale de fil engagé contre le sabot varie sensiblement, étant donné que cette surface comporte déjà toute la partie du sabot de grand rayon à partir du point A et que la longueur de la partie de petit rayon du sabot recouverte par le fil varie très peu pendant ces mouvements de pivotement du tâteur.
Bras de levier du tâteur 6 très court, bien que le rayon de courbure de la grande surface convexe du sabot soit deux à cinq fois plus grand que sur la majorité des régulateurs classiques.
Faible inertie du fait de la petite longueur du bras 6 qui porte le guide-fil mobile, ce qui réduit aussi l'énergie que doit lui fournir le moteur couple.
Course angulaire supérieure à 1800, sans nécessiter de mécanisme multiplicateur, assurant un réglage de tension progressif et une plage de compensation automatique dont la souplesse permet, sans intervention de réglage sur le régulateur, de travailler les fils textiles de nature ou de diamètres divers.
Trajet en ligne droite du fil passant sans frottement contre le patin et contre les guide-fil lorsque le tâteur n'est pas sollicité par le moteur couple, ce qui est un avantage très recherché des utilisateurs.
Importante réserve de fil libérable en cas de surtension. En effet, lorsque le levier tâteur 6 passe de la position représentée en traits pleins sur la fig. 1, à la position intermédiaire 5' représentée en traits mixtes, puis à la position extrême opposée 5" également représentée en traits mixtes, il se constitue une réserve de fil importante.
Encombrement réduit et très grande simplicité de l'ensemble du régulateur.
Le levier 6 est aussi léger que possible et, de plus, I'ensemble pivotant est équilibré statiquement autour de son axe géométrique. A cet effet, par exemple, le levier 6 est fixé sur l'arbre du moteur par l'intermédiaire d'une pièce en forme de bague présentant un bossage 13 du côté opposé au levier par rapport à l'axe de pivotement.
Pour régler la tension du fil à toute valeur désirée, il suffit de régler le couple du moteur de rappel à la valeur correspondante. Ce réglage peut donc se faire à distance, en donnant, au courant d'excitation du moteur, une valeur correspondante. Ainsi, on a la possibilité de régler à distance et de modifier, à volonté, par exemple en fonction de l'avancement du bobinage du fil, la tension du fil simultanément dans tous les dispositifs de réglage.
Sur les fig. 3 à 5, on a représenté une variante dans laquelle le couple de rappel du levier tâteur 6 est assuré par un dispositif pneumatique qui comporte une palette 31 pivotant dans un carter en arc de cercle 32 sur un axe 7a solidaire du bras tâteur 6.
Le carter 32 porte le guide-fil d'entrée fixe 2 et le guide-fil fixe de sortie 3, ainsi que le sabot convexe elliptique 4 de même configuration que celui de la forme d'exécution des fig. 1 et 2.
La palette 31 divise l'intérieur du carter 2 en deux chambres 32a, 32b munies, respectivement, d'une tubulure 34 reliée à une source de gaz sous pression et d'une tubulure 35 débouchant directement dans l'atmosphère.
Le couple, que l'on doit appliquer au bras tâteur 6 est fourni par la différence des pressions qui règnent dans les deux chambres 32a et 32b du carter, et qui s'exercent sur les deux faces opposées de la palette pivotante 31. Le debit de l'air est déterminé par les fuites minimes qui s'établissent, entre la chambre 32a et la chambre 32b, le long de chicanes pratiquées sur la bord extérieur de la palette 37 et sur une partie en arc de cercle 38 solidaire du carter et située contre le noyau cylindrique de ladite palette.
L'alimentation en gaz sous pression, de préférence de l'air comprimé, est assurée par tout moyen classique tel que celui représenté schématiquement sur la fig. 5 et comportant un moteur électrique 41, un compresseur d'air 42 entraîné par ledit moteur, un réservoir d'air 43 relié à la buse de sortie du compresseur 42, et un mano-détenteur 44 relié à l'orifice 45 de sortie du réservoir d'air comprimé 43 et déterminant la pression de l'air comprimé conduit à une canalisation générale d'alimentation 46 reliée à la buse 34 par une dérivation 47, tandis que d'autres dérivations telles que 47a, 4rob, etc., servent à alimenter d'autres régulateurs semblables. Un manomètre 48 indique la pression sur la conduite générale d'utilisation 46.
Le fonctionnement de ce régulateur est le même que celui de la forme d'exécution des fig. 1 et 2, avec la seule différence que le couple de rappel auquel est soumis le bras tâteur o, au lieu d'être fourni par un moteur couple, est fourni par le dispositif pneumatique décrit plus haut.
L'air comprimé à basse pression destiné à l'alimentation du dispositif pneumatique nécessite une dépense d'énergie inférieure à celle qui est nécessitée par un moteur couple électrique, tout en fournissant un couple maximum sensiblement de même valeur et une sensibilité comparable à celle de la forme d'exécution à rappel par un moteur couple.
Sur les fig. 6 et 7, on a représenté une variante dans laquelle les moyens pneumatiques de rappel du guide-fil mobile, au lieu de comporter une palette pivotante, comportent une membrane souple circulaire 51 dont le bord est serré sur-le pourtour d'une capsule 52 munie d'un embout 53 de raccordement à la source de fluide sous pression constante. La partie centrale de la membrane souple 51 est renforcée par deux disques 54, 55 fixés, respectivement, contre les deux faces de ladite partie centrale de la membrane, par exemple au moyen d'un rivet 56.
La capsule manométrique 52 est fixée, à plat, dans le fond d'un boîtier 57 qui supporte, comme dans la forme d'exécution des fig. 3 à 5, les guidefil fixes d'entrée 2 et de sortie 3, ainsi que le guidefil mobile 5 solidaire d'un bras 6 monté sur un pivot 7b qui tourillonne dans deux paliers 61, 62 fixés à un support 63 solidaire du boîtier 57. Ce dernier porte également le sabot convexe elliptique 4.
La liaison cinématique, entre le pivot 7b du guide-fil mobile 5 et la membrane 51 de la capsule manométrique, est constituée par un pignon conique 65 solidaire du pivot 7b et en prise avec un secteur denté correspondant 66 solidaire d'un axe 67 dont les deux extrémités pivotent dans deux pattes 68, 69 solidaires du boîtier 57, la direction de l'axe 67 étant orthogonale à celle de l'axe du pivot 7b qui supporte le guide-fil mobile. Le secteur denté 66 est solidaire d'un bras 71 dont l'extrémité porte contre le rivet 56 solidaire de la partie centrale de la membrane.
La face extérieure de la membrane 51 est donc soumise à la pression atmosphérique, tandis que sa face intérieure est soumise à la pression de la source de fluide sous pression constante, de sorte que cette dernière exerce, sur le guide-fil mobile 5, le couple de rappel désiré, par l'intermédiaire de la transmission décrite plus haut.
Le fonctionnement de ce régulateur est le même que celui de la forme d'exécution des fig. 3 à 5, avec cette seule différence que le couple de rappel du guidefil mobile 5 est fourni par des moyens pneumatiques différents.