Dispositif pour dévider un corps souple allongé
Dans différents domaines de la technique, on désire souvent dévider un corps allongé souple enroulé sur un support rotatif, de façon que la tension à laquelle ce corps est soumis reste constante. Il faut notamment que la tension du corps ne soit pas influencée par des variations de la vitesse de déroulement, ni par la variation du diamètre de l'enroulement sur le support rotatif, diamètre qui diminue continuellement au cours du évidement du corps.
Les dispositifs simples permettant un déroulement à tension sensiblement constante comprennent un bras agissant sur un frein du support rotatif, le corps dévidé passant sur un galet ou sur une roue, porté par l'extré- mité libre de ce bras, de façon que ce bras soit déplacé plus ou moins suivant la tension du corps. Le frein est maintenu serré par un ressort, ou analogue, et la tension du corps dévidé agit de façon à desserrer le frein contre l'action du ressort. Dès que la tension du corps tombe au-dessous d'une valeur déterminée, le frein se resserre, tandis que si la tension devient trop grande, le frein est desserré. De tels dispositifs sont, par exemple, utilisés sur les dévideuses pour les machines à faire des bobinages électriques.
Dans ces dispositifs, une variation du freinage du support rotatif est commandée par la variation de la tension du corps, de telle sorte qu'on n'obtiendrait pas une tension constante du corps dévidé.
Pour obtenir une tension constante, on a développé des dispositifs beaucoup plus compliqués, comprenant des montages électroniques, qui donnent d'excellents résultats, mais qui sont aussi très coûteux.
La présente invention a pour objet un dispositif très simple qui permet d'obtenir une tension pratiquement constante pour le corps qui est dévidé d'un support rotatif.
L'invention a pour objet un dispositif pour dévider un corps souple allongé, enroulé sur un support rotatif, le corps quittant le support agissant sur un bras dont les déplacements influencent un frein de retenue du support rotatif pour rendre la tension du corps sensiblement constante. Ce dispositif est caractérisé en ce que le bras est disposé de façon à être soumis à une force qui dépend du rayon de l'enroulement sur le support rotatif, cette force étant transmise au frein.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe partielle de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est un schéma de principe illustrant le fonctionnement du dispositif selon la fig. 1.
En référence à la fig. 1, le dispositif comprend un bâti formé de deux plaques 1 et 2 parallèles et reliées l'une à l'autre par des entretoises 3. Le corps à dévider est un rouleau de papier 4, porté par un arbre 5 tournant dans deux paliers 6, respectivement 7, portés par les plaques 1 et 2.
Le papier est dévidé du rouleau 4 sous la forme d'un ruban 8 passant sur un rouleau 9. Ce ruban de papier est tiré par un dispositif, non représenté, alimentant une machine qui peut être, par exemple, une machine à former des rouleaux constitués par plusieurs rubans superposés, ou encore une machine pour débiter le papier en feuilles.
Le rouleau 9 est monté pivotant sur une tige 10 coudée et articulée en 11 et 12 sur les plaques 1, 2. Une partie 13 de la tige 10 constitue un bras dont la position dépend de celle du rouleau 9. Ce bras 13 est angulairement solidaire d'un bras 14 agissant sur un élément 15 de réglage de la force de freinage d'un frein 16.
Ce frein 16 est un frein à disque, bien connu en luimême, dans lequel un disque 17, fixé à l'extrémité de l'arbre 5, passe dans une fente d'une pièce 18 qui com prend deux patins, non représentés à la fig. 1, soumis à l'action d'un fluide hydraulique pour exercer sur le disque 17 la force de serrage désirée.
Le bloc 18 est monté coulissant sur une tige 19, et sa position peut être réglée dans un sens parallèle à l'axe du rouleau 4 au moyen d'une vis 20 portant une tête de manoeuvre 21. Ainsi, en agissant sur la position du frein 16, on peut régler avec une grande précision la position axiale du rouleau 4.
La fig. 2 montre le schéma du circuit de commande hydraulique du frein 16. Ce circuit comprend un premier cylindre 22, communiquant par une conduite 23 avec un deuxième cylindre 24. Le cylindre 22 est fermé par un piston 25 qui exerce une pression constante sur le liquide remplissant les cylindres 22 et 24 et la conduite 23 sous l'effet d'un poids 26 accroché à l'extrémité d'un levier 27 agissant sur le piston 25. La pression régnant dans le cylindre 24 est transmise dans un troisième cylindre 28 par l'intermédiaire d'un piston double 29. Le liquide soumis à la pression du piston 29 exerce une force sur un patin 30 coulissant dans un cylindre du bloc 18. A cet effet, ce cylindre 30 est relié au cylindre 28 par une conduite 31 qui communique encore avec un cylindre 32 fermé par un piston 33 déplaçable au moyen d'une vis 34.
Le piston double 29 est relié à l'extrémité du bras 14 qui est solidaire du bras 13 portant le rouleau 9. L'axe de ce rouleau 9 est disposé sensiblement sur une droite reliant l'axe d'articulation 12 du bras 13 et l'axe du rouleau 4.
La disposition décrite permet d'obtenir une tension constante du ruban 8 de papier lorsqu'il est dévidé du rouleau 4, comme cela ressort des considérations qui suivent :
Les forces qui agissent sur le piston 29 sont les suivantes :
1. La force F, due à la pression exercée par le piston 25, pousse le piston 29 vers la droite, à la fig. 2.
2. La résultante des forces exercées par le ruban 8 sur le galet 9 est transmise au piston 29 par le levier 13, 14, dont la longueur des bras est désignée par b et a.
La tension du ruban 8 est représentée par X. La distance entre l'axe 5 et celui du galet 9 est égale à c.
La force exercée par le bras 14 sur le piston 29 est opposÚe Ó celle due Ó la pression du piston 25 et vaut: X(cos α- r/@)b/@ o¯ r' = r-s (1)
c a s étant le rayon du rouleau 9.
Ainsi, la force résultante Y agissant sur le piston 29 vaut :
Y = F-X (cos a (2)
c a
Le couple de freinage M est proportionnel à Y et à la distance d qui désigne la distance radiale entre l'axe 5 et la garniture du frein 16. Ce couple vaut : M = KYd où K est une constante dépendant du type de frein utilisé, des dimensions des pistons, du coefficient de frottement du frein, etc.
Le couple de freinage est égal au couple exercé sur l'axe 5 par la tension X du ruban sur le rouleau 4 du rayon r, ce qui donne la relation :
EMI2.1
En transformant l'équation (3) pour obtenir X, on trouve :
EMI2.2
Dans l'équation (4), la seule variable est r, de sorte qu'on peut obtenir que la tension X reste constante si on annule le facteur de r, soit
1 ¯ Kb = 0. (5)
d ac
Il faut donc construire le dispositif de façon que -K.
(6)
b c
Lorsque la condition (6) est remplie, l'équation (4) devient :
X = K d/c F/,cos α + s (7) c ou encore :
X= a F (8) cosa+-
c
On voit ainsi qu'il suffit de fixer la force initiale F, due à la pression du piston 25 pour déterminer la tension X que l'on désire obtenir sur le ruban 8 qui est dévidé du rouleau 4. Pour le reste, la variation du rayon du rouleau 4 commande automatiquement les modifications à apporter au freinage pour maintenir constante la tension X du ruban. En raison de la très faible élasticité de la commande hydraulique, les forces agissant sur le rouleau 9 sont transmises au double piston 29 sans que le rouleau 9 se déplace de façon sensible.
Si l'usure qui se produit à la longue dans le frein 16 entraîne un trop grand déplacement du rouleau 9 par rapport à sa position idéale, il est facile de ramener le rouleau dans la position voulue en serrant la vis 34.
La construction décrite peut d'ailleurs être modifiée facilement pour que les déplacements du galet 9 n'aient pratiquement pas d'influence sur la tension X du ruban.
Il suffit, en effet, d'une part, de disposer le point de pivotement du levier 13, 14 sur l'axe de l'arbre 5 et, d'autre part, de placer le galet 35 de manière que l'angle a soit nul. De cette façon, l'angle que fait avec le levier le ruban 8 provenant du rouleau 4 restera constant puisque le point d'articulation du levier correspond avec l'axe du rouleau 4. De plus, les déplacements de quelque importance du galet 9 ne produisent qu'une variation minime de l'angle a. Les efforts exercés sur le levier ainsi disposé seront donc, dans une grande mesure, indépen- dants de la position de ce levier.
II est bien entendu que le principe du dispositif décrit peut être appliqué à différents domaines techniques. Son emploi paraît particulièrement indiqué dans le cas des bobinages pour fils électriques ou pour fils textiles, ainsi que pour le freinage des rouleaux de papier dans les presses d'imprimerie.
On peut évidemment apporter des modifications au dispositif décrit, et en particulier on peut remplacer le piston double par deux soufflets formés par des tubes élastiques et reliés au bras 14. Par un choix approprié des dimensions de l'ensemble et des distances a, b et c, il est possible d'obtenir une correspondance simple entre la pression dans le cylindre 22 et la force de traction à exercer sur la feuille 8. On peut, par exemple, obtenir que pour une pression de 1 kg/cm , la force de traction sur le ruban 8 soit de 1 kg.
En variante, on pourrait obtenir le même résultat en utilisant un dispositif de freinage comprenant deux freins dont l'un serait réglé de façon à fournir une force de freinage constante, tandis que l'autre serait relié au rouleau 9 pour fournir une force de freinage proportionnelle à la résultante des forces agissant sur le rouleau 9.
La pression constante exercée sur une face du piston 29 par le liquide soumis à la charge 26 pourrait, bien entendu, être également obtenue mécaniquement par un ressort agissant directement sur le piston 29. Il y a d'ailleurs lieu de remarquer que dans ce cas, comme dans celui représenté au dessin, la force due à la tension du ruban est opposée à la force constante, ce qui est très avantageux pour obtenir une bonne compensation des effets dynamiques. En effet, si la traction exercée sur le ruban 8 cesse brusquement, la tension de ce ruban devient nulle, et toute la force constante agissant sur le piston 29 devient disponible pour assurer le freinage du rouleau 4. Celui-ci est ainsi bloqué quasi instantanément.
Il est bien entendu que le principe de réglage pourrait aussi être réalisé avec la même efficacité en prévoyant une liaison mécanique entre le galet 9 et le frein. Ce dernier peut d'ailleurs être d'un type quelconque, et il pourrait notamment être simplement constitue par une machoire serrant directement l'arbre 5. Toutefois, il semble préférable, dans ce dernier cas, que le patin présente un sabot pénétrant dans au moins une gorge en forme de V prévue dans l'arbre 5, de façon qu'en déplaçant latéralement ce sabot, on puisse fixer en même temps la position axiale de l'arbre 5.
Dans tous les cas, il est avantageux de monter un amortisseur, de préférence hydraulique, pour s'opposer aux déplacements rapides qui pourraient être imprimés au galet 9 par des variations brusques de la tension du ruban. De telles variations se produisent, en effet, lorsque le rouleau présente un léger défaut de centrage, et il est préférable d'éviter qu'elles exercent une réaction sur le couple de freinage.
Device for unwinding an elongated flexible body
In various fields of the art, it is often desired to unwind a flexible elongate body wound on a rotary support, so that the tension to which this body is subjected remains constant. In particular, the tension of the body must not be influenced by variations in the unwinding speed, nor by the variation in the diameter of the winding on the rotating support, a diameter which continuously decreases during the recessing of the body.
Simple devices allowing unwinding at substantially constant tension comprise an arm acting on a brake of the rotary support, the unwound body passing over a roller or over a wheel, carried by the free end of this arm, so that this arm is moved more or less according to the tension of the body. The brake is held on by a spring, or the like, and the tension of the unwound body acts to release the brake against the action of the spring. As soon as the body tension falls below a certain value, the brake is tightened, while if the tension becomes too great, the brake is released. Such devices are, for example, used on unwinding machines for machines for making electric windings.
In these devices, a variation of the braking of the rotary support is controlled by the variation of the tension of the body, so that a constant tension of the unwound body would not be obtained.
To obtain a constant voltage, much more complicated devices have been developed, comprising electronic assemblies, which give excellent results, but which are also very expensive.
The present invention relates to a very simple device which makes it possible to obtain a practically constant tension for the body which is unwound from a rotating support.
The object of the invention is a device for unwinding an elongated flexible body wound on a rotating support, the body leaving the support acting on an arm whose movements influence a retaining brake of the rotating support to make the tension of the body substantially constant. This device is characterized in that the arm is arranged so as to be subjected to a force which depends on the radius of the winding on the rotary support, this force being transmitted to the brake.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a partial sectional view of this embodiment.
Fig. 2 is a block diagram illustrating the operation of the device according to FIG. 1.
With reference to FIG. 1, the device comprises a frame formed of two plates 1 and 2 parallel and connected to each other by spacers 3. The body to be unwound is a roll of paper 4, carried by a shaft 5 rotating in two bearings 6 , respectively 7, carried by plates 1 and 2.
The paper is unwound from the roll 4 in the form of a tape 8 passing over a roll 9. This paper tape is pulled by a device, not shown, feeding a machine which may be, for example, a roll forming machine. made up of several superimposed ribbons, or a machine for cutting the paper into sheets.
The roller 9 is mounted to pivot on a rod 10 bent and articulated at 11 and 12 on the plates 1, 2. A portion 13 of the rod 10 constitutes an arm whose position depends on that of the roller 9. This arm 13 is angularly integral. an arm 14 acting on an element 15 for adjusting the braking force of a brake 16.
This brake 16 is a disc brake, well known in itself, in which a disc 17, fixed to the end of the shaft 5, passes through a slot of a part 18 which comprises two pads, not shown on the figure. fig. 1, subjected to the action of a hydraulic fluid to exert on the disc 17 the desired clamping force.
The block 18 is slidably mounted on a rod 19, and its position can be adjusted in a direction parallel to the axis of the roller 4 by means of a screw 20 carrying an operating head 21. Thus, by acting on the position of the brake 16, the axial position of roller 4 can be adjusted with great precision.
Fig. 2 shows the diagram of the hydraulic control circuit of the brake 16. This circuit comprises a first cylinder 22, communicating by a pipe 23 with a second cylinder 24. The cylinder 22 is closed by a piston 25 which exerts a constant pressure on the filling liquid. the cylinders 22 and 24 and the pipe 23 under the effect of a weight 26 attached to the end of a lever 27 acting on the piston 25. The pressure prevailing in the cylinder 24 is transmitted to a third cylinder 28 by the 'Intermediate of a double piston 29. The liquid subjected to the pressure of the piston 29 exerts a force on a pad 30 sliding in a cylinder of the block 18. For this purpose, this cylinder 30 is connected to the cylinder 28 by a pipe 31 which still communicates with a cylinder 32 closed by a piston 33 movable by means of a screw 34.
The double piston 29 is connected to the end of the arm 14 which is integral with the arm 13 carrying the roller 9. The axis of this roller 9 is disposed substantially on a straight line connecting the articulation axis 12 of the arm 13 and the 'roller axis 4.
The arrangement described makes it possible to obtain a constant tension of the ribbon 8 of paper when it is unwound from the roll 4, as emerges from the following considerations:
The forces acting on the piston 29 are as follows:
1. The force F, due to the pressure exerted by the piston 25, pushes the piston 29 to the right, in FIG. 2.
2. The resultant of the forces exerted by the tape 8 on the roller 9 is transmitted to the piston 29 by the lever 13, 14, the length of the arms of which is designated by b and a.
The tension of the tape 8 is represented by X. The distance between the axis 5 and that of the roller 9 is equal to c.
The force exerted by the arm 14 on the piston 29 is opposite to that due to the pressure of the piston 25 and is equal to: X (cos α - r / @) b / @ ō r '= r-s (1)
c a s being the radius of roll 9.
Thus, the resulting force Y acting on the piston 29 is worth:
Y = F-X (cos a (2)
c a
The braking torque M is proportional to Y and to the distance d which designates the radial distance between axis 5 and the brake lining 16. This torque is equal to: M = KYd where K is a constant depending on the type of brake used, the dimensions of the pistons, the coefficient of friction of the brake, etc.
The braking torque is equal to the torque exerted on the axis 5 by the tension X of the tape on the roller 4 of the radius r, which gives the relation:
EMI2.1
By transforming equation (3) to obtain X, we find:
EMI2.2
In equation (4), the only variable is r, so that we can get the voltage X to remain constant if we cancel the factor of r, i.e.
1 ¯ Kb = 0. (5)
d ac
We must therefore construct the device so that -K.
(6)
b c
When condition (6) is met, equation (4) becomes:
X = K d / c F /, cos α + s (7) c or again:
X = a F (8) cosa + -
vs
It is thus seen that it suffices to fix the initial force F, due to the pressure of the piston 25 to determine the tension X that it is desired to obtain on the tape 8 which is unwound from the roll 4. For the rest, the variation of the radius of the roller 4 automatically controls the modifications to be made to the braking in order to keep the tension X of the ribbon constant. Due to the very low elasticity of the hydraulic drive, the forces acting on the roller 9 are transmitted to the double piston 29 without the roller 9 moving significantly.
If the wear which occurs over time in the brake 16 causes the roller 9 to move too far from its ideal position, it is easy to return the roller to the desired position by tightening the screw 34.
The construction described can moreover be easily modified so that the movements of the roller 9 have practically no influence on the tension X of the strip.
It suffices, on the one hand, to have the pivot point of the lever 13, 14 on the axis of the shaft 5 and, on the other hand, to place the roller 35 so that the angle a be zero. In this way, the angle made with the lever by the tape 8 coming from the roller 4 will remain constant since the point of articulation of the lever corresponds with the axis of the roller 4. In addition, the displacements of any importance of the roller 9 do not. produce only a minimal variation of the angle a. The forces exerted on the lever thus arranged will therefore be, to a large extent, independent of the position of this lever.
It is understood that the principle of the device described can be applied to different technical fields. Its use seems particularly indicated in the case of windings for electric wires or for textile wires, as well as for braking paper rolls in printing presses.
Modifications can obviously be made to the device described, and in particular the double piston can be replaced by two bellows formed by elastic tubes and connected to the arm 14. By an appropriate choice of the dimensions of the assembly and of the distances a, b and c, it is possible to obtain a simple correspondence between the pressure in the cylinder 22 and the tensile force to be exerted on the sheet 8. It is possible, for example, to obtain that for a pressure of 1 kg / cm, the force of traction on the tape 8 is 1 kg.
As a variant, the same result could be obtained by using a braking device comprising two brakes, one of which would be adjusted so as to provide a constant braking force, while the other would be connected to the roller 9 to provide a braking force. proportional to the resultant of the forces acting on the roller 9.
The constant pressure exerted on one face of the piston 29 by the liquid subjected to the load 26 could, of course, also be obtained mechanically by a spring acting directly on the piston 29. It should also be noted that in this case , as in the one shown in the drawing, the force due to the tension of the tape is opposed to the constant force, which is very advantageous for obtaining good compensation for dynamic effects. Indeed, if the traction exerted on the tape 8 suddenly ceases, the tension of this tape becomes zero, and all the constant force acting on the piston 29 becomes available to ensure the braking of the roller 4. The latter is thus blocked almost instantly. .
It is understood that the principle of adjustment could also be achieved with the same efficiency by providing a mechanical connection between the roller 9 and the brake. The latter can moreover be of any type, and it could in particular simply be constituted by a jaw directly clamping the shaft 5. However, it seems preferable, in the latter case, that the shoe has a shoe penetrating into the shaft. minus a V-shaped groove provided in the shaft 5, so that by moving this shoe laterally, the axial position of the shaft 5 can be fixed at the same time.
In all cases, it is advantageous to mount a damper, preferably hydraulic, to oppose the rapid movements which could be imparted to the roller 9 by sudden variations in the tension of the tape. Such variations occur, in fact, when the roller has a slight defect in centering, and it is preferable to prevent them from exerting a reaction on the braking torque.