EP0140785B1 - Winder with controlled compression - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to techniques for packaging products such as mineral wool felts. These low density products, due to their resilience, are advantageously compressed during storage and transport.
- a traditional conditioning consists in rolling up the felt on itself by compressing it. Cylindrical rollers are thus formed, the stability of which is ensured by the packaging usually consisting of a sheet of paper or of a polymer material.
- the compression ratio chosen must also take into account the thickness recovery capacity of the product during its implementation.
- the qualities of the felts, in particular the insulating qualities, are in fact a function of their thickness. Experience shows that to ensure a satisfactory thickness recovery when the product ceases to be compressed, it is necessary to limit the compression rates imposed.
- the best possible winding for these products is that which, by ensuring uniform compression over the entire length, allows to operate at the highest admissible rate without compromising the quality of the product. It is also the winding which guarantees the quality of the product in a packaging offering the minimum size.
- the felt is led into a space delimited by two conveyor belts and a compression roller. These mats and this roller drive the felt in a rotational movement leading to its winding on itself.
- the compression roller can move so as to gradually increase the space in which the felt is wound.
- the increase in the pressure exerted results directly from the increase in the “diameter of the wound felt.
- the compression roller is arranged at the end of a movable arm.
- the crescent felt roller repels the compression roller.
- a pneumatic cylinder fixed on the arm carrying the compression roller exerts a reaction which tends to oppose the movement of the arm.
- the pressure in the pneumatic cylinder which is transmitted via the arm and the compression roller to the felt during winding is all the greater the greater the displacement of the compression roller.
- the invention proposes to provide means for ensuring a more uniform product winding over their entire length.
- the invention also proposes to provide means conveniently adaptable to the treatment of various products.
- a device is used such that the compression exerted on the felt does not result from a passive reaction, but on the contrary, from a movement of the compression members according to a program well determined by l 'operator.
- the compression members are associated with motor means capable of ensuring a modification of their relative arrangement so that at any time, during the winding of the felt, the space left available between these members determines for each turn a well-defined compressed thickness, depending on the length of the felt already wound up.
- the motor means ensuring the movement of the compression members are controlled by control means associated with measurement means and calculation means. This movement takes place according to a predetermined program.
- the calculation means establish the operating instructions of the driving means as a function of various variable parameters of the installation. One or more of these parameters are measured directly by appropriate means during operation, and are transmitted for processing to the calculation means. Other variable instructions can also be entered by the operator.
- the invention relates to a device for forming rollers from strips of compressible material comprising a set of at least three members delimiting a space in which the winding takes place, these members being animated so that in contact with them the strip is wound on itself in the space which they delimit, at least one of these members being movable relative to the others during operation, these members being respectively a first conveyor on which the belt is transported to this space, a second conveyor arranged at the end of the first and making an acute angle with the first and a compression roller, the compression roller being located in the angle of the conveyors (see US-A-3,991,538), characterized in that the compression roller is moved by motor means such as a hydraulic cylinder or the like directed by means of control means by calculation means which operate s According to a program in memory and from the measurements transmitted by sensors according to the course of the formation of the roller and a position encoder transmitting a signal corresponding to the position of the compression roller.
- motor means such as a hydraulic cylinder or the like directed by means of control means by calculation means
- the winder shown in Figure 1 can be used for the formation of rolls of glass wool felts or similar compressible products.
- This reel can be placed directly at the end of a production line for these felts.
- the manner in which the fibers are produced is immaterial to the invention. It suffices, in particular after the polymerization step of the binder which makes the fibers adhere to each other, that the felt thus formed has good resilience, in other words that it can undergo significant compression and then resume most of its initial thickness when it ceases to be compressed.
- the felt 1 progresses on the conveyor 2 in the direction indicated by the arrow.
- the conveyor 2 is set in motion by the motor 3 by means of a belt 4 and the drive drum 5.
- the arm 7 carries a conveyor 11 whose end furthest from the axis 9 is located opposite the end of the conveyor 2 at a short distance from the latter. This distance is as short as possible. Its purpose is to facilitate the initiation of the winding by leaving the felt a minimum of space. This distance must however be sufficient to avoid any risk of friction of the conveyors on one another.
- the conveyor 11 is inside an envelope which is only partially shown in the figure for reasons of clarity.
- the limit of the missing part of the envelope is indicated in dotted lines.
- the faces of the conveyors form an angle of less than 90 ° between them.
- This angle is advantageously between 40 and 80 ° and preferably close to 60 °.
- the conveyor 11 is set in motion by the motor 3, by means of a deformable articulated transmission not shown.
- This articulated transmission is such that it allows the tilting of the arm 7 in the manner described below.
- a jack 13 fixed on a support 33 integral with the chassis 6 makes it possible to tilt the arm 7 so as to separate the end of the conveyor 11 from that of the conveyor 2. In the separated position, the distance separating the two conveyors is greater than the diameter of the felt rollers formed to allow the evacuation of the latter.
- the power supply and the control of the jack 13 are not shown.
- the arm 8 comprises two identical parts located on either side of the arm 7 which they frame.
- the lower ends of the two parts of the arm 8 carry two rollers 14 and 15. These rollers are rotated by means of chains, not shown, located along the arm itself.
- the drive is provided by the motor 3.
- the return wheels of the movement of the chains are coaxial with the axis of rotation 10 of the arm 8, so that a movement of the arm 8 can be done without modifying the tension of the chains .
- a variable speed drive is interposed on the transmission system.
- the arm 8 is extended by a counterweight 17 which balances it and makes its movement easier.
- the space in which the felt strip is wound up is delimited by two conveyors and a roller. If necessary, at least one of the conveyors could be replaced by a roller fulfilling the same function. Despite a slightly more complicated mechanism, the use of conveyors is advantageous for several reasons.
- a first reason is due to the fact that even if the rollers are of relatively large dimensions, the contact with the wound strip takes place on a convex surface which tends to deform the felt more than does a conveyor which has a flat surface. This is important for proper roll formation.
- the third support point on the compression roller also moves in a movement which maintains this good arrangement.
- the support points are equidistant from each other.
- the distance from the compression roller to the axis of rotation is sufficiently large and the position of this axis is preferably such that the displacement takes place substantially along the bisector of the angle of the two conveyors.
- a pneumatic cylinder 18 mounted on a support 19 secured to the chassis 6 makes it possible to move the arm 8 through its rod 20.
- the pneumatic cylinder intervenes purely passively.
- the arm 8 pushed back by the wound felt 21, pivots about the axis 10.
- the air pressure in the jack increases and, by reaction, the pressure on the felt increases.
- the movement of the arm, and consequently the pressure exerted on the felt follow a preset program.
- the position of the arm 8 is precisely defined at each instant.
- the motor device 18 is thus advantageously a hydraulic cylinder or an electric motor controlled in position. Their power is chosen to be high enough so that the pressure exerted by the felt is practically without influence on the operation of the compression roller, unlike what occurs with the prior pneumatic cylinder.
- the supply of the hydraulic cylinder in the case of the invention is carried out in the traditional way by a proportional distributor and a hydraulic group not shown.
- the movement of the arm 8 is a function of the length of the wound felt and so that the thickness of each turn of the winding is practically constant.
- the winder thus comprises at least means making it possible to determine at any time the length of felt wound, a sensor determining with precision the position of the arm 8, and calculation means in which the movement program of the arm 8 is stored.
- the calculation means receive the signals relating to the length of felt and of the position signals of the arm, and elaborate in response a position instruction of this arm, instruction which is executed by the motor means (hydraulic cylinder, electric motor) indicated above. .
- the signal is transmitted to programmable calculation means 23.
- the calculation means 23 also receive from a sensor 24, for example a tachometric dynamo, a signal for the speed of progression of the conveyor 2 and consequently of the felt.
- a sensor 24 for example a tachometric dynamo
- the combination of the felt arrival signal and the speed gives the length of the coiled felt.
- the calculation means also receive a signal from a position encoder 25 determining the angle of the arm 8 carrying the compression roller with respect to a reference position.
- an additional sensor makes it possible to measure the initial height of the compression roller with respect to the conveyor 2. This determination is necessary when this height is modified to take account of changes in thickness of the products treated.
- Figure 1 the means for changing the initial height of the axis 10 of the arm 8 are shown at 29. This is for example a system driven by a screw motor.
- the measurement of the initial height of the arm 8 as well as that of the speed of the conveyor belt 2 can also be introduced by the operator directly into the data supplied to the calculation means. Indeed, these parameters usually remain constant during long periods of operation. Their variations are controlled by the operator who can therefore modify the data entered in the calculation means accordingly.
- the means of calculation as a function of these data and of the control algorithm introduced into memory establish instructions which are sent to the commands 26 controlling the operation of the motor means 27 actuating the displacement of the compression roller, and also the means 28 actuating the movement of the back conveyor 11.
- the felt strip 1 carried by the conveyor 2 passes in front of the photoelectric cell 22 and triggers a measurement of the time elapsed in the operating cycle.
- the felt strip Before entering the space defined for winding, the felt strip is compressed by means of the roller 15.
- the roller 15 is carried by the arm 8. It is driven like the compression roller 14 and rotates in the opposite direction.
- the roller 15 makes it possible to prevent the felt from coming into contact with the roller 14 when it is introduced into the space in which the winding takes place. Indeed, the direction of rotation of the roller 14 is such that it would tend to repress the felt instead of facilitating its entry into this space.
- the speed of rotation of the roller 15 is adjusted so that the speed at the periphery corresponds substantially to that of the conveyor 2.
- the felt driven by the conveyor 2 strikes the back conveyor 11 and folds back on itself. From the conveyor 11, the end of the felt is directed towards the compression roller 14. The roller 14 forces the felt to bend again on itself. From the roller 14, the end of the felt is returned to the conveyor 2 where it comes into contact with the upper face of the felt.
- a first loop of felt is thus formed.
- the roller then progresses in successive thicknesses which are added to each other.
- the compression roller 14 moves away from its initial position to take account of the increase in volume of the wound felt.
- the movement is done in the direction indicated by the arrow F by tilting the arm 8.
- the movement is programmed in order to ensure that all the turns of the roll formed have substantially the same thickness.
- the thickness imposed is not necessarily exactly that which is found in the felt roll. It is indeed necessary to take into account the elasticity of the product and the deformations it presents during winding. In practice, the thickness imposed is generally less than that of the felt in the completed roll, and which is no longer maintained by the conveyors and the compression roller.
- the arm 8 By deviating from its initial position, the arm 8 progressively increases the distance between the conveyor 2 and the roller 15. This distance becomes such that from a certain moment the roller 15 ceases to be in contact with the felt. The distance is then also sufficient so that the felt carried by the conveyor 2 does not come into contact with the compression roller 14.
- a paper or polymer envelope is deposited on one of the faces of the felt.
- the length of this envelope is such that it completely covers the exterior surface of the roller in a known manner.
- the establishment of the envelope on the felt being made, the conditioning of the felt strip is completed for example by gluing the envelope so that it maintains the felt in its final compressed form.
- the arm 7 moved by the jack 13 rocks.
- the felt roll which is driven by the conveyor 2 is discharged through the opening cleared between the conveyors 2 and 11.
- the arm 8 is returned to its initial position. Finally, the arm 7 is also returned to the working position. The reel is ready for processing a new strip of felt.
- the felt kept compressed is not in strictly cylindrical form. It undergoes a slight crushing at the points of contact with the conveyors and the compression roller.
- conveyors 2 and 11 makes it possible to maintain a relatively large contact surface, in particular compared to that of the compression roller 15. This indeed must necessarily have a small radius of curvature in order to be able to define a Small winding space at the start of the process.
- the envelope introduction system is shown diagrammatically in FIG. 1.
- the cut and partially glued sheets coming from a dispenser, not shown, and also controlled by the calculation means, are conveyed by a conveyor belt 30. They then pass on belts 31, in known manner, so that they are deposited on the end of the upper face of the felt strip at the moment when the latter will enter the winding space.
- the envelope sheet is driven by the felt. It is taken in the last turn. This sheet extends beyond the end of the felt strip over a length greater than that of the periphery of the roll, so that it completely envelops it.
- FIG. 3 are shown schematically the back conveyor 11, the horizontal conveyor 2, the compression roller 14 and the arm 8.
- the movement of the arm 8 carrying the compression roller must be such that at all times the radius R of the roller already formed for a length 1 of the felt is: is:
- a calculation based on the geometry of the system as presented in FIG. 3 makes it possible to express the variations of the angle A made by the arm 8 with the vertical at any time.
- the calculation means check at all times that the position of the arm actually meets this condition.
- the geometric conditions which have just been considered constitute only a series of parameters taken into account by the calculation means.
- the main other parameters include those which depend on the nature of the felt rolled up: initial thickness, total length of the strip, mass per unit area, admissible compression ratio, etc.
- the values of these parameters can be entered directly by the operator, either separately or globally, by referring to a code to which all the values stored in memory correspond, each product having its own code.
- the packaging technique according to the invention was the subject of tests on an industrial line for the production of glass fiber felts.
- the felts used consist of fibers produced by a centrifugation technique.
- the molten material is passed through a centrifuge carrying at its periphery a large number of orifices of small diameters. Under the effect of centrifugal force the material is projected through these orifices out of the centrifuge in the form of filaments. These fine filaments are further drawn by hot gas streams along the periphery of the centrifuge at high speed.
- the fibers produced are collected on a conveyor. On their way to the conveyor they are coated with a binder. The fibers collected are then passed through a treatment chamber in which the binder is polymerized. The sheet of fibers thus formed is cut to the appropriate dimensions. It is this sheet which is wound in the manner described according to the invention.
- centrifugal devices In industrial plants, usually several centrifugal devices are aligned over the same conveyor.
- the felts prepared during these tests are relatively light; their density varies from 6.8 kg / m 3 to 10.8 kg / m 3 .
- the fibers are fine; the micronaire is either 2.5 / 5 g or 3.1 / 5 g.
- the felts contain 4.5% by weight of binder.
- the nominal thickness that is to say the thickness guaranteed to the user, is for all these products 90 mm.
- an additional thickness is systematically provided in the felt before winding.
- the thickness measurements are carried out in accordance with French standard NF-B-20.101. According to this standard, the thickness is measured under a conventional pressure of 50 N / m 2 . Measurements are made every 250 mm lengthwise, and 175 mm from the edges widthwise.
- the values given in the table correspond to the average of the values measured over the entire length of the felt strip.
- the values plotted on the graphs correspond respectively to the averages determined over five equal sections distributed over the entire length of the strip of felt.
- the results are written from left to right, the left part representing the end located in the center of the roll and the right part representing the end.
- the means proposed according to the invention also have the remarkable feature that they allow a very convenient modification of operating conditions. For this, it suffices to modify or complete the instruction program stored in the calculation means. No intervention is necessary on the mechanical elements of the device.
Landscapes
- Winding Of Webs (AREA)
- Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Press Drives And Press Lines (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
L'invention est relative aux techniques de conditionnement de produits tels que les feutres de laine minérale. Ces produits de faible masse volumique, du fait de leur résilience, sont avantageusement comprimés pendant leur stockage et leur transport.The invention relates to techniques for packaging products such as mineral wool felts. These low density products, due to their resilience, are advantageously compressed during storage and transport.
Pour les feutres légers, un conditionnement traditionnel consiste à enrouler le feutre sur lui-même en le comprimant. On forme ainsi des rouleaux cylindriques dont la stabilité est assurée par l'emballage constitué habituellement par une feuille de papier ou d'un matériau polymère.For light felts, a traditional conditioning consists in rolling up the felt on itself by compressing it. Cylindrical rollers are thus formed, the stability of which is ensured by the packaging usually consisting of a sheet of paper or of a polymer material.
S'il est avantageux, au plan de l'encombrement, de comprimer fortement le feutre, le taux de compression choisi doit auss.i tenir compte de la capacité de reprise d'épaisseur du produit lors de sa mise en oeuvre. Les qualités des feutres, notamment les qualités isolantes, sont en effet fonction de leur épaisseur. L'expérience montre que pour assurer une reprise d'épaisseur satisfaisante lorsque le produit cesse d'être comprimé, il est nécessaire de limiter les taux de compression imposés.If it is advantageous, in terms of size, to strongly compress the felt, the compression ratio chosen must also take into account the thickness recovery capacity of the product during its implementation. The qualities of the felts, in particular the insulating qualities, are in fact a function of their thickness. Experience shows that to ensure a satisfactory thickness recovery when the product ceases to be compressed, it is necessary to limit the compression rates imposed.
Le meilleur enroulement possible pour ces produits est celui qui, en assurant une compression uniforme sur toute la longueur, permet d'opérer au taux le plus élevé admissible sans compromettre la qualité du produit. C'est aussi l'enroulement qui garantit la qualité du produit dans un conditionnement offrant le minimum d'encombrement.The best possible winding for these products is that which, by ensuring uniform compression over the entire length, allows to operate at the highest admissible rate without compromising the quality of the product. It is also the winding which guarantees the quality of the product in a packaging offering the minimum size.
Différents moyens ont été proposés pour parvenir à ce résultat.Different means have been proposed to achieve this result.
De façon typique le feutre est conduit dans un espace délimité par deux tapis convoyeurs et un rouleau de compression. Ces tapis et ce rouleau entraînent le feutre dans un mouvement de rotation aboutissant à son enroulement sur lui-même. Le rouleau de compression peut se déplacer de façon à accroître progressivement l'espace dans lequel s'effectue l'enroulement du feutre.Typically the felt is led into a space delimited by two conveyor belts and a compression roller. These mats and this roller drive the felt in a rotational movement leading to its winding on itself. The compression roller can move so as to gradually increase the space in which the felt is wound.
Pour aboutir à une compression uniforme du feutre, il est nécessaire que la pression exercée par le rouleau de compression croisse avec le nombre de spires du feutre enroulé. La loi de croissance de la pression à appliquer dépend de nombreux paramètres.To achieve uniform compression of the felt, it is necessary that the pressure exerted by the compression roller increases with the number of turns of the wound felt. The law of growth of the pressure to be applied depends on many parameters.
Jusqu'à présent, les moyens utilisés pour faire croître la pression exercée ne donnent pas entièrement satisfaction.So far, the means used to increase the pressure exerted are not entirely satisfactory.
Dans le mode le plus usuel tel que décrit par exemple dans le brevet US-A-3 991 538, l'accroissement de la pression exercée résulte directement de l'augmentation du « diamètre du feutre enroulé. Par exemple, le rouleau de compression est disposé à l'extrémité d'un bras mobile. Le rouleau de feutre en croissant repousse le rouleau de compression. Un vérin pneumatique fixé sur le bras portant le rouleau de compression exerce une réaction qui tend à s'opposer au déplacement du bras. La pression dans le vérin pneumatique qui se transmet par l'intermédiaire du bras et du rouleau de compression jusqu'au feutre en cours d'enroulement est d'autant plus forte que le déplacement du rouleau de compression est plus grand.In the most usual mode as described for example in patent US-A-3 991 538, the increase in the pressure exerted results directly from the increase in the “diameter of the wound felt. For example, the compression roller is arranged at the end of a movable arm. The crescent felt roller repels the compression roller. A pneumatic cylinder fixed on the arm carrying the compression roller exerts a reaction which tends to oppose the movement of the arm. The pressure in the pneumatic cylinder which is transmitted via the arm and the compression roller to the felt during winding is all the greater the greater the displacement of the compression roller.
Même lorsque de tels moyens sont affinés, on ne parvient pas en pratique à suivre de façon satisfaisante la progression nécessaire pour assurer un taux de compression uniforme du feutre sur toute sa longueur. De façon typique, on constate le plus souvent une compression plus élevée au centre de l'enroulement par rapport à celle qui s'exerce sur la partie située à la périphérie. Compte tenu des impératifs de reprise d'épaisseur, ceci conduit à réduire la compression sur l'ensemble de l'enroulement. Par suite, les produits conditionnés sont soit moins longs soit plus volumineux qu'il ne serait nécessaire si l'on maîtrisait parfaitement la mise en condition du feutre.Even when such means are refined, it does not succeed in practice to follow satisfactorily the progression necessary to ensure a uniform compression ratio of the felt over its entire length. Typically, there is most often a higher compression in the center of the winding compared to that which is exerted on the part located at the periphery. Given the imperatives of thickness recovery, this leads to reducing the compression on the entire winding. Consequently, the packaged products are either shorter or more voluminous than would be necessary if the conditioning of the felt was perfectly mastered.
Par ailleurs, une difficulté supplémentaire résulte de la nécessité sur certaines installations de traiter des produits variés, dont les caractéristiques notamment vis-à-vis de la compression peuvent être très différentes les unes des autres. Dans ces conditions, à chaque changement de production, il est nécessaire de modifier la disposition mécanique ce qui impose des réglages relativement longs et délicats.Furthermore, an additional difficulty results from the need on certain installations to process various products, the characteristics of which, in particular with respect to compression, may be very different from one another. Under these conditions, with each change of production, it is necessary to modify the mechanical arrangement which imposes relatively long and delicate adjustments.
L'invention se propose de fournir des moyens permettant d'assurer un enroulement des produits plus uniforme sur toute leur longueur. L'invention se propose aussi de fournir des moyens commodément adaptables au traitement de produits variés.The invention proposes to provide means for ensuring a more uniform product winding over their entire length. The invention also proposes to provide means conveniently adaptable to the treatment of various products.
Pour parvenir à ces résultats, selon l'invention on utilise un dispositif tel que la compression exercée sur le feutre ne résulte pas d'une réaction passive, mais au contraire, d'un mouvement des organes de compression suivant un programme bien déterminé par l'opérateur. A cet effet, les organes de compression sont associés à des moyens moteurs capables d'assurer une modification de leur disposition relative de telle sorte qu'à tout moment, au cours de l'enroulement du feutre, l'espace laissé disponible entre ces organes détermine pour chaque spire une épaisseur comprimée bien définie, fonction de la longueur du feutre déjà enroulée.To achieve these results, according to the invention, a device is used such that the compression exerted on the felt does not result from a passive reaction, but on the contrary, from a movement of the compression members according to a program well determined by l 'operator. For this purpose, the compression members are associated with motor means capable of ensuring a modification of their relative arrangement so that at any time, during the winding of the felt, the space left available between these members determines for each turn a well-defined compressed thickness, depending on the length of the felt already wound up.
Les moyens moteurs assurant le déplacement des organes de compression sont contrôlés par des moyens de commande associés à des moyens de mesure et des moyens de calcul. Ce déplacement s'effectue selon un programme prédéterminé.The motor means ensuring the movement of the compression members are controlled by control means associated with measurement means and calculation means. This movement takes place according to a predetermined program.
Les moyens de calcul établissent les consignes de marche des moyens moteurs en fonction de divers paramètres variables de l'installation. Un ou plusieurs de ces paramètres sont mesurés directement par des moyens appropriés pendant le fonctionnement, et sont transmis pour traitement aux moyens de calcul. D'autres instructions variables peuvent aussi être introduites par l'opérateur.The calculation means establish the operating instructions of the driving means as a function of various variable parameters of the installation. One or more of these parameters are measured directly by appropriate means during operation, and are transmitted for processing to the calculation means. Other variable instructions can also be entered by the operator.
De façon plus précise, l'invention est relative à un dispositif pour la formation de rouleaux à partir de bandes de matériau compressible comprenant un ensemble d'au moins trois organes délimitant un espace dans lequel s'effectue l'enroulement, ces organes étant animés de façon qu'à leur contact la bande s'enroule sur elle-même dans l'espace qu'ils délimitent, un de ces organes au moins étant mobile par rapport aux autres en cours d'opération, ces organes étant respectivement un premier convoyeur sur lequel la bande est transportée jusqu'à cet espace, un second convoyeur disposé à l'extrémité du premier et faisant un angle aigu avec le premier et un rouleau de compression, le rouleau de compression étant situé dans l'angle des convoyeurs (voir US-A-3 991 538), caractérisé en ce que le rouleau de compression est déplacé par des moyens moteurs tels qu'un vérin hydraulique ou des moyens analogues dirigés par l'intermédiaire de moyens de commande par des moyens de calcul lesquels opèrent selon un programme en mémoire et à partir des mesures transmises par des capteurs suivant le déroulement de la formation du rouleau et d'un codeur de position transmettant un signal correspondant à la position du rouleau de compression.More specifically, the invention relates to a device for forming rollers from strips of compressible material comprising a set of at least three members delimiting a space in which the winding takes place, these members being animated so that in contact with them the strip is wound on itself in the space which they delimit, at least one of these members being movable relative to the others during operation, these members being respectively a first conveyor on which the belt is transported to this space, a second conveyor arranged at the end of the first and making an acute angle with the first and a compression roller, the compression roller being located in the angle of the conveyors (see US-A-3,991,538), characterized in that the compression roller is moved by motor means such as a hydraulic cylinder or the like directed by means of control means by calculation means which operate s According to a program in memory and from the measurements transmitted by sensors according to the course of the formation of the roller and a position encoder transmitting a signal corresponding to the position of the compression roller.
Dans la littérature antérieure, par exemple dans le brevet US-A-4164177, on trouve la description d'installations automatisées pour la formation de rouleaux de feutres, mais les dispositifs considérés ne sont pas du type de ceux utilisés selon l'invention. En particulier ces dispositifs antérieurs se distinguent par les moyens utilisés pour la formation de l'enroulement. Etant différentes dans les moyens utilisés, ces installations le sont aussi dans les automatismes utilisés et dans les fonctions que ceux-ci remplissent.In the prior literature, for example in patent US-A-4164177, there is the description of automated installations for the formation of felt rolls, but the devices considered are not of the type of those used according to the invention. In particular, these prior devices are distinguished by the means used for the formation of the winding. Being different in the means used, these installations are also different in the automated systems used and in the functions which they fulfill.
L'invention est décrite de façon plus détaillée dans la suite, en faisant référence aux planches de dessins dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique d'une enrouleuse telle que celle mise en oeuvre selon l'invention,
- la figure 2 est un schéma montrant différents éléments commandant le fonctionnement de l'enrouleuse,
- la figure 3 est un schéma présentant divers paramètres géométriques pris en considération dans la détermination du programme de commande de l'organe de compression, dans un mode de réalisation de l'invention,
- les figures 4a à 4d sont des schémas montrant les variations d'épaisseur des produits déconditionnés suivant qu'ils ont été enroulés par une technique selon l'invention ou par une technique traditionnelle.
- FIG. 1 is a schematic view of a winder such as that used according to the invention,
- FIG. 2 is a diagram showing different elements controlling the operation of the winder,
- FIG. 3 is a diagram showing various geometric parameters taken into account in determining the control program for the compression member, in one embodiment of the invention,
- FIGS. 4a to 4d are diagrams showing the variations in thickness of the unpackaged products depending on whether they have been wound up by a technique according to the invention or by a traditional technique.
L'enrouleuse représentée à la figure 1 peut être utilisée pour la formation de rouleaux de feutres de laine de verre ou de produits compressibles analogues.The winder shown in Figure 1 can be used for the formation of rolls of glass wool felts or similar compressible products.
Cette enrouleuse peut êtæ disposée directement à l'extrémité d'une ligne de production de ces feutres. La façon dont les fibres sont produites est sans importance pour l'invention. Il suffit, notamment après l'étape de polymérisation du liant qui fait adhérer les fibres les unes aux autres, que le feutre ainsi constitué présente une bonne résilience, autrement dit qu'il puisse subir une compression importante et reprenne ensuite la majeure partie de son épaisseur initiale lorsqu'il cesse d'être comprimé.This reel can be placed directly at the end of a production line for these felts. The manner in which the fibers are produced is immaterial to the invention. It suffices, in particular after the polymerization step of the binder which makes the fibers adhere to each other, that the felt thus formed has good resilience, in other words that it can undergo significant compression and then resume most of its initial thickness when it ceases to be compressed.
Il va de soi que parmi les feutres minéraux, seuls ceux que l'on qualifie de « légers se prêtent à ce mode de conditionnement. Pour des masses volumiques supérieures à 30 kg/m3 et des épaisseurs supérieures à 20 mm, même si le conditionnement comprend une certaine compression, celle-ci ne peut s'exercer que sur des produits plans. De la même façon, les feutres revêtus sur au moins une de leurs faces peuvent être enroulés à condition que le revêtement puisse subir une flexion importante sans dommage. C'est le cas notamment des papiers Kraft, des revêtements de films de matériaux polymères aluminisés ou non, et de façon générale des revêtements minces et flexibles.It goes without saying that among the mineral felts, only those that are described as "light" lend themselves to this mode of conditioning. For densities greater than 30 kg / m 3 and thicknesses greater than 20 mm, even if the packaging includes a certain compression, this can only be exerted on flat products. In the same way, the felts coated on at least one of their faces can be rolled up provided that the coating can undergo a significant bending without damage. This is particularly the case for Kraft papers, coatings of films of aluminized or non-aluminized polymer materials, and generally thin and flexible coatings.
Le feutre 1 progresse sur le convoyeur 2 dans le sens indiqué par la flèche. Le convoyeur 2 est mis en mouvement par le moteur 3 par l'intermédiaire d'une courroie 4 et du tambour d'entraînement 5.The felt 1 progresses on the conveyor 2 in the direction indicated by the arrow. The conveyor 2 is set in motion by the motor 3 by means of a belt 4 and the drive drum 5.
Un châssis 6, enjambant le convoyeur 2, supporte deux bras 7 et 8. Ces bras sont mobiles en rotation respectivement autour des axes 9 et 10 portés par des paliers fixés sur le châssis 6.A
Le bras 7 porte un convoyeur 11 dont l'extrémité la plus éloignée de l'axe 9 se situe en regard de l'extrémité du convoyeur 2 à faible distance de ce dernier. Cette distance est aussi réduite que possible. Elle a pour but de faciliter l'amorçage de l'enroulement en laissant au feutre un minimum d'espace. Cette distance doit cependant être suffisante pour éviter tout risque de frottement des convoyeurs l'un sur l'autre.The arm 7 carries a
Le convoyeur 11 est à l'intérieur d'une enveloppe qui n'est représentée qu'en partie sur la figure pour des raisons de clarté. La limite de la partie manquante de l'enveloppe est indiquée en pointillé.The
Dans cette position, les faces des convoyeurs font entre elles un angle inférieur à 90°. Cet angle est avantageusement compris entre 40 et 80° et de préférence voisin de 60°.In this position, the faces of the conveyors form an angle of less than 90 ° between them. This angle is advantageously between 40 and 80 ° and preferably close to 60 °.
Le convoyeur 11 est mis en mouvement par le moteur 3, par l'intermédiaire d'une transmission articulée déformable non représentée. Cette transmission articulée est telle qu'elle permet le basculement du bras 7 de la façon décrite ci-dessous.The
. Un vérin 13 fixé sur un support 33 solidaire du châssis 6 permet de faire basculer le bras 7 de façon à écarter l'extrémité du convoyeur 11 de celle du convoyeur 2. En position écartée, la distance séparant les deux convoyeurs est supérieure au diamètre des rouleaux de feutre formés pour permettre l'évacuation de ces derniers.. A
L'alimentation et la commande du vérin 13 ne sont pas représentées.The power supply and the control of the
Le bras 8 comprend deux parties identiques situées de part et d'autre du bras 7 qu'elles encadrent.The
Les extrémités inférieures des deux parties du bras 8 portent deux rouleaux 14 et 15. Ces rouleaux sont mis en rotation par l'intermédiaire de chaînes non représentées situées le long du bras lui-même. L'entraînement est assuré par le moteur 3. Les roues de renvoi du mouvement des chaînes sont coaxiales à l'axe de rotation 10 du bras 8, de telle façon qu'un déplacement du bras 8 puisse se faire sans modifier la tension des chaînes. Un variateur de vitesse non représenté est interposé sur le système de transmission.The lower ends of the two parts of the
Le bras 8 se prolonge par un contrepoids 17 qui l'équilibre et rend son mouvement plus aisé.The
Selon l'invention, l'espace dans lequel s'effectue l'enroulement de la bande de feutre est délimité par deux convoyeurs et un rouleau. Le cas échéant, un au moins des convoyeurs pourrait être remplacé par un rouleau remplissant la même fonction. En dépit d'un mécanisme un peu plus compliqué, l'usage de convoyeurs est avantageux pour plusieurs raisons.According to the invention, the space in which the felt strip is wound up is delimited by two conveyors and a roller. If necessary, at least one of the conveyors could be replaced by a roller fulfilling the same function. Despite a slightly more complicated mechanism, the use of conveyors is advantageous for several reasons.
Une première raison tient au fait que même si les rouleaux sont de dimensions relativement grandes, le contact avec la bande enroulée s'effectue sur une surface convexe qui a tendance à déformer davantage le feutre que ne le fait un convoyeur qui présente une surface plane. Ceci est important pour la bonne formation du rouleau.A first reason is due to the fact that even if the rollers are of relatively large dimensions, the contact with the wound strip takes place on a convex surface which tends to deform the felt more than does a conveyor which has a flat surface. This is important for proper roll formation.
Il faut noter en passant que l'usage de rouleaux de grand diamètre a pour inconvénient de conduire à un espace d'enroulement qui est relativement important dans la position correspondant au début de l'opération ce qui ne permet pas une maîtrise parfaitement satisfaisante des conditions imposées tout au long de l'enroulement.It should be noted in passing that the use of large diameter rollers has the drawback of leading to a winding space which is relatively large in the position corresponding to the start of the operation, which does not allow perfectly satisfactory control of the conditions. imposed throughout the winding.
Une autre raison est, qu'en utilisant à la place d'un ou des deux convoyeurs un ou deux rouleaux dont les positions relatives sont fixes, les points d'appui du feutre enroulé évoluent en fonction de la progression de l'enroulement. Si l'on part d'une disposition telle que les trois points d'appui soient répartis régulièrement sur le pourtour du rouleau de feutre, cette régularité disparaît très rapidement et le maintien est moins bien assuré.Another reason is, that by using one or two conveyors instead of one or two rollers whose relative positions are fixed, the support points of the wound felt evolve as a function of the progress of the winding. If one starts from a provision such that the three support points are distributed regularly around the periphery of the felt roll, this regularity disappears very quickly and the maintenance is less well ensured.
Il est possible de modifier la position non seulement du rouleau que, dans le cadre de l'invention, nous nommons rouleau de compression, mais aussi l'ensemble des rouleaux (ou convoyeurs) les uns par rapport aux autres de façon que les points d'appui restent bien répartis mais ceci nécessite un mécanisme compliqué.It is possible to modify the position not only of the roller which, within the framework of the invention, we call compression roller, but also the set of rollers (or conveyors) with respect to each other so that the points d 'support remains well distributed but this requires a complicated mechanism.
Il paraît donc préférable d'utiliser des convoyeurs dont les positions relatives peuvent demeurer fixes. L'augmentation du diamètre du rouleau de feutre s'accompagne en effet d'un déplacement des points d'appui sur les convoyeurs, déplacement qui tend à rétablir une disposition équilibrée de ces points d'appui.It therefore seems preferable to use conveyors whose relative positions may remain fixed. The increase in the diameter of the felt roll is in fact accompanied by a displacement of the support points on the conveyors, displacement which tends to restore a balanced arrangement of these support points.
Le troisième point d'appui sur le rouleau de compression se déplace également suivant un mouvement qui maintient cette bonne disposition. Schématiquement dans cette disposition idéale les points d'appui sont équidistants les uns des autres. Pour se rapprocher de cette disposition, la distance du rouleau de compression à l'axe de rotation est suffisamment grande et la position de cet axe est de préférence telle que le déplacement se fasse sensiblement suivant la bissectrice de l'angle des deux convoyeurs.The third support point on the compression roller also moves in a movement which maintains this good arrangement. Schematically in this ideal arrangement, the support points are equidistant from each other. To get closer to this arrangement, the distance from the compression roller to the axis of rotation is sufficiently large and the position of this axis is preferably such that the displacement takes place substantially along the bisector of the angle of the two conveyors.
Dans la suite de la description, nous ne ferons référence qu'au cas représenté à la figure 1, c'est-à-dire celui dans lequel les moyens délimitant l'espace d'enroulement sont constitués par deux convoyeurs et un rouleau, conformément au dispositif selon l'invention.In the following description, we will only refer to the case shown in Figure 1, that is to say one in which the means delimiting the winding space are constituted by two conveyors and a roller, in accordance to the device according to the invention.
Dans les modes antérieurs un vérin pneumatique 18 monté sur un support 19 solidaire du châssis 6 permet d'effectuer le déplacement du bras 8 par l'intermédiaire de sa tige 20.In the previous embodiments, a
Toujours dans les modes antérieurs, le vérin pneumatique intervient de façon purement passive. Lorsque le bras 8, repoussé par le feutre enroulé 21, pivote autour de l'axe 10. La pression de l'air dans le vérin augmente et, par réaction, la pression sur le feutre s'accroît.Still in the previous modes, the pneumatic cylinder intervenes purely passively. When the
Selon l'invention le mouvement du bras, et par suite la pression exercée sur le feutre, suivent un programme préétabli. Pour cela la position du bras 8 est définie à chaque instant de façon précise.According to the invention, the movement of the arm, and consequently the pressure exerted on the felt, follow a preset program. For this, the position of the
Le dispositif moteur 18 est ainsi avantageusement un vérin hydraulique ou un moteur électrique asservis en position. Leur puissance est choisie suffisamment élevée pour que la pression exercée par le feutre soit pratiquement sans influence sur le fonctionnement du rouleau de compression contrairement à ce qui se produit avec le vérin pneumatique antérieur.The
L'alimentation du vérin hydraulique dans le cas de l'invention est effectuée de façon traditionnelle par un distributeur proportionnel et un groupe hydraulique non représentés.The supply of the hydraulic cylinder in the case of the invention is carried out in the traditional way by a proportional distributor and a hydraulic group not shown.
De façon générale, selon l'invention, le mouvement du bras 8 est fonction de la longueur du feutre enroulé et de telle sorte que l'épaisseur de chaque spire de l'enroulement soit pratiquement constante.In general, according to the invention, the movement of the
L'enrouleuse selon l'invention comprend ainsi au moins des moyens permettant de déterminer à tout instant la longueur de feutre enroulée, un capteur déterminant avec précision la position du bras 8, et des moyens de calcul dans lesquels le programme de déplacement du bras 8 est mis en mémoire. Les moyens de calcul reçoivent les signaux relatifs à la longueur de feutre et des signaux de position du bras, et élaborent en réponse une consigne de position de ce bras, consigne qui est exécutée par les moyens moteurs (vérin hydraulique, moteur électrique) indiqués précédemment.The winder according to the invention thus comprises at least means making it possible to determine at any time the length of felt wound, a sensor determining with precision the position of the
Un schéma de commande du fonctionnement de l'enrouleuse est représenté à la figure 2.A diagram for controlling the operation of the reel is shown in Figure 2.
Une cellule photo-électrique 22 disposée à l'entrée de l'espace dans lequel s'effectue l'enroulement et au-dessus du tapis 2, détecte l'arrivée d'une bande de feutre et déclenche le déroulement du cycle de commande. Le signal est transmis à des moyens de calcul programmables 23.A
Les moyens de calcul 23 reçoivent également d'un capteur 24, par exemple une dynamo tachymétrique, un signal de vitesse de progression du convoyeur 2 et par conséquent du feutre.The calculation means 23 also receive from a
La combinaison du signal d'arrivée du feutre et de vitesse, donne la longueur du feutre enroulée.The combination of the felt arrival signal and the speed gives the length of the coiled felt.
Les moyens de calcul reçoivent encore un signal provenant d'un codeur de position 25 déterminant l'angle du bras 8 portant le rouleau de compression par rapport à une position de référence.The calculation means also receive a signal from a
Le cas échéant, un capteur supplémentaire permet de mesurer la hauteur initiale du rouleau de compression vis-à-vis du convoyeur 2. Cette détermination est nécessaire lorsque cette hauteur est modifiée pour tenir compte des changements d'épaisseur des produits traités.If necessary, an additional sensor makes it possible to measure the initial height of the compression roller with respect to the conveyor 2. This determination is necessary when this height is modified to take account of changes in thickness of the products treated.
Sur la figure 1 les moyens permettant de modifier la hauteur initiale de l'axe 10 du bras 8 sont représentés en 29. Il s'agit par exemple d'un système entraîné par un moteur à vis.In Figure 1 the means for changing the initial height of the
Bien entendu la mesure de la hauteur initiale du bras 8 comme celle de la vitesse du tapis convoyeur 2 peuvent aussi être introduites par l'opérateur directement dans les données fournies aux moyens de calcul. En effet, ces paramètres restent habituellement constants au cours de longues périodes de fonctionnement. Leurs variations sont commandées par l'opérateur qui peut donc modifier en conséquence les données introduites dans les moyens de calcul.Of course, the measurement of the initial height of the
Les moyens de calcul en fonction de ces données et de l'algorithme de commande introduit en mémoire établissent des consignes qui sont envoyées aux commandes 26 contrôlant le fonctionnement des moyens moteurs 27 actionnant le déplacement du rouleau de compression, et également les moyens 28 actionnant le déplacement du convoyeur dorsal 11.The means of calculation as a function of these data and of the control algorithm introduced into memory establish instructions which are sent to the
Le fonctionnement de l'enrouleuse selon l'invention s'établit de la façon suivante.The operation of the winder according to the invention is established as follows.
La bande de feutre 1 portée par le convoyeur 2 passe devant la cellule photoélectrique 22 et déclenche une mesure du temps écoulé dans le cycle de fonctionnement.The felt strip 1 carried by the conveyor 2 passes in front of the
Avant de pénétrer dans l'espace délimité pour l'enroulement, la bande de feutre est comprimée au moyen du rouleau 15.Before entering the space defined for winding, the felt strip is compressed by means of the
Le rouleau 15 est porté par le bras 8. Il est animé comme le rouleau de compression 14 et tourne en sens inverse. Le rouleau 15 permet d'éviter que le feutre entre en contact avec le rouleau 14 lorsqu'il est introduit dans l'espace dans lequel s'effectue l'enroulement. En effet, le sens de rotation du rouleau 14 est tel qu'il tendrait à refouler le feutre au lieu de faciliter son entrée dans cet espace.The
La vitesse de rotation du rouleau 15 est réglée de façon que la vitesse à la périphérie corresponde sensiblement à celle du convoyeur 2.The speed of rotation of the
Le feutre entraîné par le convoyeur 2 vient heurter le convoyeur dorsal 11 et se replie sur lui-même. Du convoyeur 11 l'extrémité du feutre est dirigée vers le rouleau de compression 14. Le rouleau 14 contraint le feutre à une nouvelle flexion sur lui-même. Du rouleau 14, l'extrémité du feutre est renvoyée vers le convoyeur 2 où elle entre en contact avec la face supérieure du feutre.The felt driven by the conveyor 2 strikes the
Une première boucle de feutre est ainsi formée. Le rouleau progresse ensuite par épaisseurs successives qui viennent s'ajouter les unes aux autres.A first loop of felt is thus formed. The roller then progresses in successive thicknesses which are added to each other.
Très tôt après le début de l'enroulement, le rouleau de compression 14 s'écarte de sa position initiale pour tenir compre de l'accroissement de volume du feutre enroulé. Le déplacement se fait dans le sens indiqué par la flèche F par basculement du bras 8. Le mouvement est commandé de façon programmée pour faire en sorte que toutes les spires du rouleau formé aient sensiblement la même épaisseur.Very soon after the start of winding, the
Il faut remarquer que l'épaisseur imposée n'est pas nécessairement exactement celle que l'on retrouve dans le rouleau de feutre. Il faut en effet tenir compte de l'élasticité du produit et des déformations qu'il présente au cours de l'enroulement. En pratique, l'épaisseur imposée est généralement inférieure à celle du feutre dans le rouleau achevé, et qui n'est plus maintenu par les convoyeurs et le rouleau de compression.It should be noted that the thickness imposed is not necessarily exactly that which is found in the felt roll. It is indeed necessary to take into account the elasticity of the product and the deformations it presents during winding. In practice, the thickness imposed is generally less than that of the felt in the completed roll, and which is no longer maintained by the conveyors and the compression roller.
En s'écartant de sa position initiale le bras 8 accroît progressivement la distance entre le convoyeur 2 et le rouleau 15. Cette distance devient telle qu'à partir d'un certain moment le rouleau 15 cesse d'être en contact avec le feutre. La distance est alors également suffisante pour que le feutre porté par le convoyeur 2 ne vienne pas au contact du rouleau de compression 14.By deviating from its initial position, the
A la fin de la bande de feutre 1 une enveloppe de papier ou d'un polymère est déposée sur une des faces du feutre. La longueur de cette enveloppe est telle qu'elle recouvre entièrement la surface extérieure du rouleau de façon connue.At the end of the felt strip 1 a paper or polymer envelope is deposited on one of the faces of the felt. The length of this envelope is such that it completely covers the exterior surface of the roller in a known manner.
Pendant ce temps, le rouleau ayant atteint sa dimension finale, le déplacement du bras 8 s'est interrompu.During this time, the roller having reached its final dimension, the movement of the
La mise en place de l'enveloppe sur le feutre étant faite, le conditionnement de la bande de feutre est achevée par exemple par collage de l'enveloppe de façon que celle-ci maintienne le feutre dans sa forme finale comprimée. Le bras 7 mû par le vérin 13 bascule. Le rouleau de feutre qui est entraîné par le convoyeur 2 est évacué par l'ouverture dégagée entre les convoyeurs 2 et 11.The establishment of the envelope on the felt being made, the conditioning of the felt strip is completed for example by gluing the envelope so that it maintains the felt in its final compressed form. The arm 7 moved by the
Dans le même temps, le bras 8 est ramené à sa position initiale. Enfin, le bras 7 est également ramené en position de travail. L'enrouleuse est prête pour le traitement d'une nouvelle bande de feutre.At the same time, the
Les mouvements de basculements du bras 7 et de rappel du bras 8 sont exécutés de façon très rapide pour que l'intervalle de temps séparant deux bandes de feutre puisse être très réduit. En pratique l'ensemble de l'éjection du rouleau formé et du retour à la position de travail n'excède pas deux à quatre secondes.The rocking movements of arm 7 and return of
Dans ces opérations le feutre maintenu comprimé ne se présente pas sous forme rigoureusement cylindrique. Il subit un léger écrasement aux points de contact avec les convoyeurs et le rouleau de compression. Nous avons vu que l'utilisation des convoyeurs 2 et 11 permet de maintenir une surface de contact relativement large en particulier par rapport à celle du rouleau de compression 15. Celui-ci doit en effet nécessairement présenter un faible rayon de courbure pour pouvoir délimiter un espace d'enroulement de faibles dimensions au début du processus.In these operations, the felt kept compressed is not in strictly cylindrical form. It undergoes a slight crushing at the points of contact with the conveyors and the compression roller. We have seen that the use of
Pour minimiser les déformations du rouleau en cours de préparation, il peut être avantageux d'établir de légères différences de vitesse entre, d'une part le convoyeur 2, et d'autre part le convoyeur 11 et le rouleau 14. En faisant en sorte que la vitesse du convoyeur 11 et du rouleau 14 soit légèrement supérieure (en général moins de 5 %) à celle du convoyeur 2, on maintient le feutre tendu entre ces points de contact successifs et on évite l'apparition de déformations importantes qui peuvent nuire à la régularité de l'enroulement.To minimize deformation of the roll during preparation, it may be advantageous to establish slight differences in speed between, on the one hand the conveyor 2, and on the other hand the
Ces légères différences de vitesse éventuelles permettent de compenser un glissement possible du feutre sur le convoyeur 11 ou le rouleau 14, glissement dû par exemple à la faible surface de contact.These possible slight differences in speed make it possible to compensate for a possible sliding of the felt on the
Le système d'introduction de l'enveloppe est schématisé à la figure 1. Les feuilles découpées et partiellement encollées provenant d'un distributeur, non représenté, et commandé également par les moyens de calcul sont acheminées par une bande convoyeuse 30. Elles passent ensuite sur des courroies 31, de façon connue, de telle sorte qu'elles se déposent sur l'extrémité de la face supérieure de la bande de feutre au moment où celle-ci va pénétrer dans l'espace d'enroulement.The envelope introduction system is shown diagrammatically in FIG. 1. The cut and partially glued sheets coming from a dispenser, not shown, and also controlled by the calculation means, are conveyed by a
La feuille de l'enveloppe est entraînée par le feutre. Elle est prise dans la dernière spire. Cette feuille s'étend au-delà de l'extrémité de la bande de feutre sur une longueur supérieure à celle de la périphérie du rouleau, de sorte qu'elle l'enveloppe entièrement.The envelope sheet is driven by the felt. It is taken in the last turn. This sheet extends beyond the end of the felt strip over a length greater than that of the periphery of the roll, so that it completely envelops it.
Nous avons indiqué précédemment que le déplacement du rouleau de compression suivait une loi permettant d'assurer une épaisseur égale des spires. Dans le cas représenté à la figure 1, la loi choisie est avantageusement la suivante. Les symboles utilisés sont ceux indiqués à la figure 3.We indicated previously that the displacement of the compression roller followed a law making it possible to ensure an equal thickness of the turns. In the case shown in Figure 1, the law chosen is advantageously the following. The symbols used are those shown in Figure 3.
Sur la figure 3 sont représentés schématiquement le convoyeur dorsal 11, le convoyeur horizontal 2, le rouleau de compression 14 et le bras 8.In FIG. 3 are shown schematically the
Connaissant le rayon final RF du rouleau formé et la longueur de la nappe de fibre N, on en déduit l'épaisseur E de chaque spire :
Pour avoir E constant, le mouvement du bras 8 portant le rouleau de compression doit être tel qu'à tout instant le rayon R du rouleau déjà constitué pour une longueur 1 du feutre soit :
Un calcul basé sur la géométrie du système tel que présenté à la figure 3 permet d'exprimer les variations de l'angle A que fait le bras 8 avec la verticale à tout instant. Les moyens de calculs contrôlent à chaque instant que la position du bras répond effectivement à cette condition.A calculation based on the geometry of the system as presented in FIG. 3 makes it possible to express the variations of the angle A made by the
La valeur de l'angle A en fonction des différents paramètres géométriques est du type :
Dans ces expressions, les différents termes désignent respectivement :
- L : longueur du
bras 8 entre l'axe de rotation et celui du rouleau de compression, - H + h : distance de l'axe de
rotation 10 au tapis convoyeur 2, - α : angle formé par les directions des deux convoyeurs 2
et 11, - D : distance séparant le point de concours de la direction des faces des convoyeurs à la projection du centre de rotation du
bras 8 sur la face du convoyeur 2.
- L: length of
arm 8 between the axis of rotation and that of the compression roller, - H + h: distance from the axis of
rotation 10 to the conveyor belt 2, - α: angle formed by the directions of the two
conveyors 2 and 11, - D: distance separating the point of competition from the direction of the faces of the conveyors to the projection of the center of rotation of the
arm 8 on the face of the conveyor 2.
Bien entendu, cette expression de l'angle du bras 8 avec la verticale ne correspond qu'à la configuration représentée. Lorsque les divers éléments constituant l'enrouleuse sont dans des positions - relatives différentes, une autre expression doit être utilisée pour base du programme introduit dans les moyens de calcul. Les expressions précédentes ne sont données qu'à titre d'illustration de la méthode utilisée.Of course, this expression of the angle of the
Les conditions géométriques qui viennent d'être considérées ne constituent qu'une série de paramètres pris en compte par les moyens de calcul. Les principaux autres paramètres sont notamment ceux qui dépendent de la nature du feutre enroulé : épaisseur initiale, longueur totale de la bande, masse par unité de surface, taux de compression admissible, etc. Les valeurs de ces paramètres peuvent être introduites directement par l'opérateur, soit séparément, soit globalement, en se reportant à un code auquel correspond l'ensemble des valeurs mises en mémoire, chaque produit ayant son propre code.The geometric conditions which have just been considered constitute only a series of parameters taken into account by the calculation means. The main other parameters include those which depend on the nature of the felt rolled up: initial thickness, total length of the strip, mass per unit area, admissible compression ratio, etc. The values of these parameters can be entered directly by the operator, either separately or globally, by referring to a code to which all the values stored in memory correspond, each product having its own code.
La technique de conditionnement selon l'invention a fait l'objet d'essais sur une ligne industrielle de production de feutres de fibres de verre.The packaging technique according to the invention was the subject of tests on an industrial line for the production of glass fiber felts.
Les feutres utilisés sont constitués de fibres produites par une technique de centrifugation. Dans cette technique, le matériau en fusion est passé dans un centrifugeur portant à sa périphérie un grand nombre d'orifices de petits diamètres. Sous l'effet de la force centrifuge le matériau est projeté par ces orifices hors du centrifugeur sous forme de filaments. Ces filaments fins sont encore étirés par des courants gazeux chauds longent à grande vitesse la périphérie du centrifugeur. Les fibres produites sont recueillies sur un convoyeur. Dans leur trajet vers le convoyeur elles sont enduites d'un liant. Les fibres recueillies sont ensuite passées dans une enceinte de traitement dans laquelle le liant est polymérisé. La nappe de fibres ainsi formée est découpée aux dimensions adéquates. C'est cette nappe qui est enroulée de la façon décrite selon l'invention.The felts used consist of fibers produced by a centrifugation technique. In this technique, the molten material is passed through a centrifuge carrying at its periphery a large number of orifices of small diameters. Under the effect of centrifugal force the material is projected through these orifices out of the centrifuge in the form of filaments. These fine filaments are further drawn by hot gas streams along the periphery of the centrifuge at high speed. The fibers produced are collected on a conveyor. On their way to the conveyor they are coated with a binder. The fibers collected are then passed through a treatment chamber in which the binder is polymerized. The sheet of fibers thus formed is cut to the appropriate dimensions. It is this sheet which is wound in the manner described according to the invention.
Dans les installations industrielles, ordinairement, plusieurs dispositifs centrifuges sont alignés au-dessus d'un même convoyeur.In industrial plants, usually several centrifugal devices are aligned over the same conveyor.
Dans les essais effectués, quatre ou cinq centrifugeurs ont été utilisés simultanément.In the tests carried out, four or five centrifuges were used simultaneously.
Les feutres préparés au cours de ces essais sont relativement légers ; leur masse volumique varie de 6,8 kg/m3 à 10,8 kg/m3. Les fibres sont fines ; le micronaire est soit de 2,5/5 g soit 3,1/5 g.The felts prepared during these tests are relatively light; their density varies from 6.8 kg / m 3 to 10.8 kg / m 3 . The fibers are fine; the micronaire is either 2.5 / 5 g or 3.1 / 5 g.
Les feutres contiennent 4,5 % en poids de liant.The felts contain 4.5% by weight of binder.
L'épaisseur nominale, c'est-à-dire l'épaisseur garantie à l'utilisateur, est pour tous ces produits de 90 mm. En fait pour tenir compte de la reprise d'épaisseur incomplète après stockage une surépaisseur est systématiquement prévue dans le feutre avant enroulement.The nominal thickness, that is to say the thickness guaranteed to the user, is for all these
Pour les produits enroulés de façon traditionnelle cette surépaisseur est d'autant plus importante qu'elle doit pallier les défauts de l'enroulement. Il est nécessaire en effet de pouvoir retrouver au moins l'épaisseur nominale en tout point du feutre déroulé. Pour tenir compte du fait que traditionnellement les premières spires du rouleau sont plus fortement comprimées et reprennent moins bien leur épaisseur, le feutre initial dans les techniques antérieures doit présenter une forte surépaisseur qui peut atteindre ou dépasser 60 %.For products wound in the traditional way, this extra thickness is all the more important as it must compensate for the defects of the winding. It is indeed necessary to be able to find at least the nominal thickness at any point of the unwound felt. To take account of the fact that traditionally the first turns of the roller are more strongly compressed and regain their thickness less well, the initial felt in the prior techniques must have a large excess thickness which can reach or exceed 60%.
A titre de comparaison, les essais ont été conduits sur les mêmes produits sur une enrouleuse selon l'invention et sur une enrouleuse de type traditionnel dans laquelle le rouleau de feutre subit la réaction d'un vérin pneumatique, la pression exercée par le rouleau de feutre est plus grand.By way of comparison, the tests were carried out on the same products on a winder according to the invention and on a winder of traditional type in which the felt roll undergoes the reaction of a pneumatic cylinder, the pressure exerted by the roll of felt is bigger.
Dans le tableau suivant figurent les épaisseurs mesurées après déconditionnement pour les produits A enroulés de façon traditionnelle et les produits B enroulés suivant la technique de l'invention. Bien entendu dans les deux cas la longueur de la bande de feutre et le diamètre final du rouleau sont les mêmes. Dans ce tableau, l'écart relatif est aussi indiqué.In the following table appear the thicknesses measured after unpacking for the products A wound in the traditional way and the products B wound according to the technique of the invention. Of course in both cases the length of the felt strip and the final diameter of the roll are the same. In this table, the relative deviation is also indicated.
Pour ces essais, les mesures d'épaisseur sont conduites en suivant la norme française NF-B-20.101. Selon cette norme, l'épaisseur est mesurée sous une pression conventionnelle de 50 N/m2. Les mesures sont faites tous les 250 mm dans le sens de la longueur, et à 175 mm des bords dans le sens de la largeur.For these tests, the thickness measurements are carried out in accordance with French standard NF-B-20.101. According to this standard, the thickness is measured under a conventional pressure of 50 N / m 2 . Measurements are made every 250 mm lengthwise, and 175 mm from the edges widthwise.
Les valeurs données dans le tableau correspondant à la moyenne des valeurs mesurées sur toute la longueur de la bande de feutre.
Dans tous ces exemples on constate que toutes conditions égales par ailleurs, l'enroulement effectué dans les conditions permet un gain de reprise d'épaisseur substantiel.In all these examples, it can be seen that, all other conditions being equal, the winding carried out under the conditions allows a substantial thickness gain gain.
Un effet encore plus remarquable est que l'épaisseur du produit déroulée est beaucoup plus régulière sur toute la longueur. La surcompression des premières spires qui constitue un défaut relativement fréquent du mode d'enroulement traditionnel a notamment pratiquement disparu. Cette régularité est particulièrement avantageuse dans la mesure où elle peut conduire, par exemple, à une réduction d'épaisseur du feutre initial ou à une compression uniforme plus importante.An even more remarkable effect is that the thickness of the unrolled product is much more regular over the entire length. The over-compression of the first turns, which constitutes a relatively frequent defect in the traditional winding mode, has practically disappeared. This regularity is particularly advantageous insofar as it can lead, for example, to a reduction in thickness of the initial felt or to a greater uniform compression.
Les profils des feutres A et B pour ces quatre produits sont représentés aux figures 4a à 4d.The profiles of the felts A and B for these four products are shown in Figures 4a to 4d.
Les valeurs reportées sur les graphiques correspondent respectivement aux moyennes déterminées sur cinq tronçons égaux répartis sur toute la longueur de la bande de feutre. Les résultats s'inscrivent de gauche à droite, la partie gauche représentant l'extrémité située au centre du rouleau et la partie droite celle située à la périphérie.The values plotted on the graphs correspond respectively to the averages determined over five equal sections distributed over the entire length of the strip of felt. The results are written from left to right, the left part representing the end located in the center of the roll and the right part representing the end.
Sur ces figures on constate que l'uniformité du produit a été considérablement améliorée, la reprise d'épaisseur est dans l'ensemble légèrement croissante de la partie correspondant aux premières spires à celle correspondant aux spires finales du rouleau. Ceci peut éventuellement s'expliquer par le fait que dans le programme utilisé pour ces essais, la seule condition fixée est une épaisseur de spire constante. Pour tenir compte du rayon de courbure variable au fur et à mesure de l'enroulement et des différences de déformation qui en résultent, il peut être préférable de programmer l'enroulement de telle manière que l'épaisseur des spires soit légèrement décroissante du début à la fin de la formation des rouleaux.In these figures it can be seen that the uniformity of the product has been considerably improved, the thickness recovery is on the whole slightly increasing from the part corresponding to the first turns to that corresponding to the final turns of the roller. This can possibly be explained by the fact that in the program used for these tests, the only condition fixed is a constant thickness of turn. To take account of the variable radius of curvature as the winding and the resulting deformation differences, it may be preferable to program the winding so that the thickness of the turns is slightly decreasing from start to the end of the formation of the rollers.
Les moyens proposés selon l'invention ont encore ceci de remarquable qu'ils permettent une modification très commode de conditions de fonctionnement. Il suffit pour cela de modifier ou compléter le programme d'instructions mis en mémoire dans les moyens de calculs. Aucune intervention n'est nécessaire sur les éléments mécaniques du dispositif.The means proposed according to the invention also have the remarkable feature that they allow a very convenient modification of operating conditions. For this, it suffices to modify or complete the instruction program stored in the calculation means. No intervention is necessary on the mechanical elements of the device.
Pour cette raison, la recherche des conditions d'enroulement les mieux adaptées à chaque type de produit peut se faire sans difficulté.For this reason, finding the winding conditions best suited to each type of product can be done without difficulty.
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