EP1599405B1 - Bobinoir a courses decouplees pour fibres thermoplastiques - Google Patents

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EP1599405B1
EP1599405B1 EP04704257A EP04704257A EP1599405B1 EP 1599405 B1 EP1599405 B1 EP 1599405B1 EP 04704257 A EP04704257 A EP 04704257A EP 04704257 A EP04704257 A EP 04704257A EP 1599405 B1 EP1599405 B1 EP 1599405B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding machine
axis
positioning
frame
cake
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04704257A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1599405A1 (fr
Inventor
Christophe Naulet
Jean-Marc Bouvier
Jérôme VOLLET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Adfors SAS
Original Assignee
Saint Gobain Technical Fabrics Europe SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Technical Fabrics Europe SAS filed Critical Saint Gobain Technical Fabrics Europe SAS
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Publication of EP1599405B1 publication Critical patent/EP1599405B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2803—Traversing devices; Package-shaping arrangements with a traversely moving package
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H59/38—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension
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    • B65H67/044—Continuous winding apparatus for winding on two or more winding heads in succession
    • B65H67/048—Continuous winding apparatus for winding on two or more winding heads in succession having winding heads arranged on rotary capstan head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments
    • B65H2701/312—Fibreglass strands
    • B65H2701/3122—Fibreglass strands extruded from spinnerets

Definitions

  • the present invention relates to a device for ensuring the drawing and winding of thermoplastic son, especially glass.
  • reinforcing glass son results from a complex industrial process which consists of obtaining threads from threads of molten glass flowing through the orifices of dies. These nets are drawn as continuous filaments, and then these filaments are combined into base yarns, which yarns are then collected in the form of coils.
  • the windings are in the form of coils, or more precisely still in the form of "cakes", these cakes being intended more particularly for applications related to reinforcement.
  • the cake form is made using winders, which as their name suggests, are responsible for winding at very high speed (about 10 to 50 meters per second) the glass son that were previously sized .
  • These winders provide the drawing and winding of these filaments and the operating parameters of these winders condition with those of the die the dimensional characteristics of the yarn, in particular the title expressed in tex (the tex being the weight in grams of 1000 meters fiber or yarn).
  • the speed of the winder winding member is slaved so as to ensure a linear winding speed of constant wire although its angular velocity varies, this speed control being achieved by reducing the speed of rotation of the spindle which supports the cake as a function of the increase in its diameter.
  • Another important parameter which determines the obtaining of a cake of optimal quality is its ability to be easily unrolled, without the presence of loops, parasitic nodes, with limited friction. This ability to unwind is determined by the nature of the construction law (which determines the magnification of the cake) that has been generated by the winder during cake formation. This construction law incorporates many parameters, one of the most important is the crosstalk report, often called RC and the title of the wire.
  • the prior art winders To print a given crosstalk ratio to a cake, the prior art winders generate a kinematic or a particular stroke to the yarn from the combination of two movements: a first movement that prints a primary stroke to the yarn and a second movement which prints a secondary stroke to the yarn, the first and second movements are generally applied by a single combined motion member which is more generally known as a crook device.
  • ( RC ) Spindle rotation speed that supports and drives the cake / Rotation speed of the device ' the leasing .
  • These known winders essentially consist of a frame generally positioned below a die, this frame supporting the crimping device and at least one spindle movable in rotation, this spindle being adapted on the one hand, to generate the cake and on the other hand, to support the latter.
  • a crimping device comprises a helically shaped member, this propeller rotatable about an axis allows to position the wire on the spindle in rotation, the movement printed by the propeller consisting essentially of a movement of oscillations or of beats only on a portion of the length of the cake, this movement constituting the primary race.
  • the propeller or any other equivalent device such as in particular a slider movable linearly within a groove, can describe all or part of the length of the cake.
  • the propeller is movably mounted in a relatively slow movement back and forth in translation on a shaft secured to the frame and parallel to the axis of the spindle, this second translational movement printing the stroke secondary to the wire and thus allowing it to cover all or part of the length of the cake.
  • the wire moves from a substantially immobile point globally located in downstream of the die, in a cone whose opening substantially embraces the total length of the cake.
  • the winder essentially consists of a frame, this frame comprising at least two pins fixed to a cylinder, said pins being on the one hand, adapted to support at least one cake, and secondly, rotatable around a first axis substantially perpendicular to the diameter of the cake, and at least one positioning and guiding device which performs a primary stroke movement along a second axis substantially parallel to the first axis for positioning and guiding at least the wire on the pins in rotation, said barrel being rotatably mounted relative to the frame according to a third axis of rotation substantially parallel to the first axis, characterized in that the pins are mounted to move linearly along the first axis of rotation to make a movement of va-and -what is a secondary racing movement to print a given crosstalk ratio to the cake from both movements .
  • This ability to wind and unwind son is optimal by continuously monitoring the position and / or the angular speed of the barrel that supports the pins, this control can be carried out indifferently depending on whether there is decoupling between the movements of the primary stroke of the wire positioning and guiding device and the movements of the secondary stroke of the spindle.
  • a winder 1 according to the invention illustrated in Figures 1a and 1b , it comprises a metal frame 2 obtained by a technique of mechano-welding of metal elements previously machined or available as standard commercially.
  • This frame 2 essentially comprises a substantially rectangular base 3 resting on legs judiciously placed so as to correspond to the jig or the spacing of the forks of a pallet truck or a similar handling device to facilitate the implementation of this winder in a fibering position.
  • this closed structure shaped cabinet is provided with control devices and of control necessary for the various regulations of the various components which will be described later in this description, of networks, hydraulic, electrical, compressed air, and other fluids necessary for the operation of said organs
  • This cylinder 5 On the closed structure 4 cooperates a cylinder 5 which protrudes laterally.
  • This cylinder 5 is rotatably mounted about an axis of rotation (called the third axis of rotation) and is held within one of the walls of the closed structure by means of a plurality of guide members ( ball crown, ball slide for example). It is also expected to motorize the barrel 5 so that it can describe and index a plurality of angular positions relative to the frame 2, during the winding of the cakes.
  • this barrel 5 constitutes a pin support assembly.
  • the barrel 5 has two pins 6, 7, in diametrically opposite positions (one could design a barrel with at least three, four or more pins, depending on the size available and the capabilities of the die positioned upstream).
  • the barrel 5 makes it possible to bring a spindle previously unloaded and provided with at least one blank sleeve (within the meaning of the invention, a sleeve is a support made of plastic or cardboard which is intended to receive winding yarn or cake) in the winding position and another spindle having its full cuffs unloading position by rotations of 180 ° (if the barrel has two pins, as shown in the examples).
  • Each of the pins 6, 7 integral with the barrel 5 constitutes a rotating assembly adapted to wind the wire on a sleeve previously introduced on the sleeve or the pin nose. This winding is carried out according to a first axis of rotation substantially parallel to the axis of rotation of the barrel 5 relative to the structure of the frame 2.
  • the spindle is adapted to be able to run back and forth parallel to the first axis of rotation. This movement back and forth is caused by a motorized actuator linear movement (ball screw for example) secured on the one hand, the barrel or frame and on the other hand, the body of the spindle.
  • the device 8 for positioning and guiding the wire on the pin 6 or 7.
  • the device 8 is a propeller.
  • This propeller is rotated by a motor member around a shaft coaxial with a second axis substantially parallel to those previously mentioned.
  • the rotational speed of the drive member of the propeller is regulated according to the law of construction of the cake, and it is expected that these control and control devices are integrated within the structure 2 forming frame.
  • the number of propellers 8 will be adapted accordingly, and the propeller support shaft will comprise a propeller train, the number of which will be equal to the number of cakes that you want.
  • the rotational movement of the helix is translated at the wire by a movement of oscillations or beats whose amplitude and frequency are adjustable according to the values of the desired crest ratio.
  • the frequency is determined according to the speed of rotation and the amplitude is a function of the geometry of the helix.
  • helix may be a wheel provided with at least one groove, this groove being adapted to position and guide at least one wire, said wheel being rotatable about a second axis substantially parallel to the first axis.
  • It may also be a slider, said slider being adapted to position and guide at least one wire and move linearly along a second axis substantially parallel to the first axis.
  • the device 8 for positioning and guiding the wire, it performs a so-called primary stroke movement and operates in speed regulation and possibly position with the comings and goings of the pin 6 or 7 which constitutes the movement called secondary race.
  • the primary and secondary strokes of the winder 1 are decoupled. It is possible to obtain a wide range of building laws and cruising ratios, thus making it possible to manufacture cakes of large mass (between 25 and 50 kg or more), of very precise construction, which favors the unwinding.
  • a pull-cord 9 is a drive assembly of the wire that is used during the restart, the restart being a transitional phase prior to a winding phase.
  • the wire is drawn by a motorized roller train with smooth walls or with reliefs (the wires are brought to operating conditions that are compatible with the setting of the wires in the spindle nose when starting the winding phase ).
  • the winder comprises at least one rotary ejector 10 and at least one right ejector 11, these project laterally with respect to the closed structure 2 and in line with the cylinder 5.
  • the rotary ejector 10 or the retraction device is constituted by an articulated arm at one of its ends at the closed structure of the frame 2, its free end is adapted to grip and move the wires between a first position in which the son are in engagement with the device for positioning and guiding the wire 8 (the propeller for example) and a second position in which the wires are retracted with respect to said positioning and guiding device 8.
  • the angular movement of the wire Rotary ejector 10 is produced during the change of spindle 6 or 7 (pivoting 180 ° of the barrel 5).
  • the right ejector 11 is as its name suggests a substantially straight arm. Projecting laterally as the rotary ejector 10 with respect to a side wall of the closed structure of the frame 2, it can occupy two positions: a rest position in which it is set back from the path of the wire, and a working position in which it holds the wire above the pin nose 6 or 7 when raising. This working position is also occupied during a transfer operation (rotation of the barrel, and passage of a pin with wrapped cakes, to a pin with empty cuffs).
  • a cleaning member (not visible in the figures) of said positioning device by spraying a fluid under pressure.
  • the figures 2 , 3a , 3b , 4 illustrate the different states that the winder can occupy.
  • the winder 1 is in the waiting state.
  • the wires come down from the bottom of the die and fall vertically into a trash bin. These wires escape the winder by passing to the right of pins 6 or 7.
  • the winder 1 is in recovery state.
  • Each of the pins 6 or 7 is provided with blank cuffs (usually two or three juxtaposed).
  • the operator grasps the wires that open from the die bottom and directs them to the wire puller 9.
  • the pulling rollers of the wire puller 9 grip the wires and stretch the wires until the wires reach the conditions start-up ( figure 3a )
  • the right ejector 11 is in the working position to allow the engagement of son within hooks or the like present at the end and the periphery of the spindle nose 6 or 7.
  • the rotation motor of the spindle 6 or 7 which is provided with the sleeves is started and the device for controlling and controlling the primary and secondary strokes, and the position of the barrel, is initialized (realization of the construction law) .
  • the figure 4 illustrates the winding condition.
  • the spindle has reached its initial winding speed.
  • the right ejector 11 is in the retracted position (state of rest) and the rotary ejector 10 performs an angular movement so as to bring the son in contact with the positioning device 8 and guide the son (helix for example) so as to what he can generate his primary race.
  • the barrel 5 makes an angular correction by rotation and indexing of its angular position around its axis so as to move the spindle away.
  • the winding is active, the movements of primary stroke and secondary stroke, as well as the control of the position and / or the angular speed of the barrel, are controlled by the control and control device in order to comply with the construction law. .
  • This is made possible by the use of a digital technology that allows to enslave in position and / speed all the actuators.

Landscapes

  • Winding Filamentary Materials (AREA)
  • Replacing, Conveying, And Pick-Finding For Filamentary Materials (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Guides For Winding Or Rewinding, Or Guides For Filamentary Materials (AREA)
  • Manufacturing And Processing Devices For Dough (AREA)
  • Multicomponent Fibers (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Description

  • La présente invention est relative à un dispositif permettant d'assurer l'étirage et l'enroulement de fils thermoplastiques, notamment de verre.
  • On rappelle que la fabrication de fils de verre de renforcement résulte d'un processus industriel complexe qui consiste à obtenir des fils à partir de filets de verre fondu s'écoulant au travers des orifices de filières. Ces filets sont étirés sous forme de filaments continus, puis ces filaments sont rassemblés en fils de base, lesquels fils sont ensuite collectés sous forme d'enroulements.
  • Au sens de l'invention, les enroulements se présentent sous forme de bobines, ou plus précisément encore sous forme de « gâteaux », ces gâteaux étant destinés plus particulièrement pour des applications relevant du renforcement.
  • La mise sous forme de gâteau est réalisée à l'aide de bobinoirs, qui comme leur nom l'indique, sont chargés d'enrouler à très haute vitesse (environ 10 à 50 mètres par seconde) les fils de verre qui ont été préalablement ensimés.
  • Ces bobinoirs assurent l'étirage et l'enroulement de ces filaments et les paramètres de fonctionnement de ces bobinoirs conditionnent avec ceux de la filière les caractéristiques dimensionnelles du fil, notamment le titre exprimé en tex (le tex étant le poids en grammes de 1000 mètres de fibres ou fils).
  • Ainsi, pour garantir un titre constant du fil durant toute la phase d'élaboration du gâteau malgré l'augmentation de son diamètre, la vitesse de l'organe d'enroulement du bobinoir est asservie de manière à assurer une vitesse linéaire d'enroulement du fil constante bien que sa vitesse angulaire varie, cet asservissement de vitesse étant réalisé en faisant diminuer la vitesse de rotation de la broche qui supporte le gâteau en fonction de l'augmentation de son diamètre.
  • Un autre paramètre important qui conditionne l'obtention d'un gâteau de qualité optimale consiste dans son aptitude à être facilement déroulé, sans présence de boucles, de noeuds parasites, avec limitation des frottements. Cette aptitude au déroulement est déterminée par la nature de la loi de construction (qui détermine le grossissement du gâteau) qui a été générée par le bobinoir au cours de la formation du gâteau. Cette loi de construction intègre de nombreux paramètres, dont l'un des plus importants est constitué par le rapport de croisure, souvent appelé RC et le titre du fil.
  • Pour imprimer un rapport de croisure donné à un gâteau, les bobinoirs de l'art antérieur génèrent une cinématique ou une course particulière au fil à partir de la combinaison de deux mouvements : un premier mouvement qui imprime une course primaire au fil et un second mouvement qui imprime une course secondaire au fil, les premier et second mouvements sont généralement appliqués par un unique organe à mouvement combiné qui est plus généralement connu sous le nom de dispositif d'encroisure.
  • A toutes fins utiles, on donne ci-après la définition du rapport de croisure (RC): ( RC ) = Vitesse de rotation de la broche qui supporte et entraîne le gâteau / Vitesse de rotation du dispositif d ′ encroisure .
    Figure imgb0001
  • Ces bobinoirs connus sont essentiellement constitués d'un châssis généralement positionné en dessous d'une filière, ce châssis supportant le dispositif d'encroisure et au moins une broche mobile en rotation, cette broche étant adaptée d'une part, pour générer le gâteau et d'autre part, pour supporter ce dernier.
  • Classiquement un dispositif d'encroisure comporte un organe conformé en hélice, cette hélice mobile en rotation autour d'un axe permet de positionner le fil sur la broche en rotation, le mouvement imprimé par l'hélice consistant essentiellement en un mouvement d'oscillations ou de battements uniquement sur une portion de longueur du gâteau, ce mouvement constituant la course primaire.
  • Pour obtenir la capacité totale d'enroulement, il est nécessaire que l'hélice ou tout autre dispositif équivalent tel que notamment un curseur mobile linéairement au sein d'une gorge, puisse décrire tout ou partie de la longueur du gâteau. A cette fin, dans les bobinoirs connus, l'hélice est montée mobile selon un mouvement relativement lent de va et vient en translation sur un arbre solidaire du châssis et parallèle à l'axe de la broche, ce deuxième mouvement de translation imprimant la course secondaire au fil et lui permettant ainsi de couvrir tout ou partie de la longueur du gâteau.
  • On comprend que pour décrire la totalité de la longueur du gâteau, le fil se déplace, à partir d'un point sensiblement immobile globalement situé en aval de la filière, dans un cône dont l'ouverture embrasse sensiblement la longueur totale du gâteau.
  • Pour des gâteaux de dimension et poids classiques, ces bobinoirs à courses primaire et secondaire combinées sur un même axe donnent entière satisfaction.
  • Or, afin d'anticiper les exigences en matière d'augmentation du débit des filières (exprimé généralement en kg/jour), qui se traduisent naturellement par une augmentation de la dimension et du poids des gâteaux, cette cinématique conditionnant le bobinage correct de l'enroulement (et surtout le débobinage optimal par la suite) n'est pas utilisable.
  • En raison de l'augmentation du débit des filières, on a été amené à concevoir et développer des filières comportant un nombre important de trous (typiquement plusieurs milliers). L'utilisation de ces filières nécessite de partager la filière en plusieurs nappes de filaments et d'associer plusieurs nappes (au moins deux) sur un même axe de broche d'un bobinoir, de manière à réaliser ainsi l'étirage et l'enroulement de plusieurs gâteaux simultanément.
  • La formation de plusieurs gâteaux sur un même axe de broche à partir d'une pluralité de dispositifs d'encroisure à mouvements combinés impose aux filaments issus d'une même nappe réunis au sein d'un même fil des contraintes qui limitent les possibilités d'enroulement des bobinoirs actuels.
  • Ainsi, au titre des contraintes, on peut noter que l'utilisation d'un dispositif d'encroisure traditionnel (qui dispose d'un mouvement combiné, à savoir à la fois une rotation à vitesse élevée et une translation linéaire à vitesse plus lente) conduit à des variations sensibles au niveau du trajet du fil entre le point de sortie de filière et le point d'application du fil sur le gâteau, ces variations se traduisant au niveau des fils par des « inéquilongueurs ». Du fait de ces différences de longueurs, il existe un risque de création de boucles de fils nuisibles au déroulement, ces différences pouvant en outre être préjudiciables au processus en amont du bobinoir.
  • On connaît par le document US 4 431 138 une structure de bobinoir automatiques à 2 broches comportant un seul mouvement de course primaire du guide fil, ce bobinoir n'étant en particulier pas pourvu de mouvement de course secondaire au niveau des broches.
  • La présente invention vise donc à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif d'enroulement ou bobinoir qui minimise les différences de longueurs et de tensions, et ce quelle que soit la capacité d'enroulement du bobinoir.
    A cet effet, le bobinoir essentiellement constitué d'un châssis, ce châssis comportant au moins deux broches fixées à un barillet, lesdites broches étant d'une part, adaptées pour supporter au moins un gâteau, et d'autre part, mobiles en rotation autour d'un premier axe sensiblement perpendiculaire au diamètre du gâteau, et au moins un dispositif de positionnement et de guidage qui réalise un mouvement de course primaire selon un deuxième axe sensiblement parallèle au premier axe pour positionner et guider au moins le fil sur les broches en rotation, ledit barillet étant monté mobile en rotation par rapport au châssis selon un troisième axe de rotation sensiblement parallèle au premier axe, caractérisé en ce que les broches sont montées mobiles linéairement suivant le premier axe de rotation pour réaliser un mouvement de va-et-vient qui constitue un mouvement de course secondaire pour imprimer un rapport de croisure donné au gâteau à partir des deux mouvements.
  • Grâce à ces dispositions et notamment au découplage des mouvements entre la course primaire du dispositif de positionnement et de guidage du fil et la course secondaire de la broche, il est possible d'obtenir des gâteaux présentant une aptitude optimale à l'enroulement et au déroulement des fils de verre.
  • Cette aptitude à l'enroulement et au déroulement des fils est optimale en contrôlant continûment la position et/ou la vitesse angulaire du barillet qui supporte les broches, ce contrôle pouvant s'effectuer indifféremment selon qu'il y a ou non découplage entre les mouvements de la course primaire du dispositif de positionnement et de guidage du fil et les mouvements de la course secondaire de la broche.
  • Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
    • le dispositif de positionnement et de guidage est essentiellement constitué par au moins une hélice montée mobile en rotation autour du deuxième axe,
    • le dispositif de positionnement et de guidage est essentiellement constitué par au moins une roue pourvue d'au moins une gorge, cette gorge étant adaptée pour positionner et guider au moins un fil, ladite roue étant mobile en rotation autour du deuxième axe sensiblement parallèle au premier axe,
    • le dispositif de positionnement et de guidage est essentiellement constitué par au moins un curseur, ledit curseur étant adapté pour positionner et guider au moins un fil et se déplacer linéairement suivant le deuxième axe sensiblement parallèle au premier axe,
    • le dispositif d'indexation est adapté pour modifier continûment la position angulaire du barillet par rapport au châssis, en fonction de la variation du diamètre externe du gâteau de manière à contrôler en permanence le trajet du fil entre son point de sortie du dispositif de positionnement et de guidage et son point de contact en périphérie du gâteau,
    • le bobinoir comporte un dispositif d'entraînement_du fil ou tire-fil constitué essentiellement par aux moins deux galets motorisés, le dispositif d'étirage étant fixé au châssis dudit bobinoir,
    • le bobinoir comporte un éjecteur droit adapté pour positionner les fils en extrémité de la broche,
    • le bobinoir comporte un dispositif d'escamotage des fils adapté pour saisir et déplacer les fils entre une première position dans laquelle les fils sont en prise avec le dispositif de positionnement et de guidage des fils et une deuxième position dans laquelle les fils sont escamotés dudit dispositif de positionnement et de guidage,
    • la broche et son moteur d'entraînement sont solidaires d'un actionneur linéaire, ledit actionneur étant adapté pour assurer le mouvement de va et vient de ladite broche,
    • le bobinoir comporte un dispositif de contrôle et de commande permettant d'assurer notamment une régulation de vitesse et/ou de position entre le mouvement de course primaire du dispositif de
    • positionnement et de guidage et le mouvement de course secondaire de l'une au moins des broches.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints.
  • Sur les dessins :
    • Les figures 1a et 1b sont respectivement des vues schématiques de face et de côté d'un bobinoir selon l'invention,
    • La figure 2 est une vue de face du bobinoir en état d'attente
    • Les figures 3a et 3b sont des vues de face du bobinoir dans un état de relance,
    • La figure 4 est une vue de face du bobinoir dans un état de bobinage.
  • Selon un mode préféré de réalisation d'un bobinoir 1 selon l'invention illustré en figures 1a et 1b, celui-ci comporte un châssis 2 métallique obtenu par une technique de mécano -soudage d'éléments métalliques préalablement usinés ou disponibles en standard dans le commerce. Ce châssis 2 comporte essentiellement une embase 3 sensiblement rectangulaire reposant sur des pieds judicieusement placés de manière à correspondre au gabarit ou à l'écartement des fourches d'un transpalette ou d'un dispositif de manutention analogue afin de faciliter l'implantation de ce bobinoir dans une position de fibrage.
  • Sur cette embase est assemblée une structure fermée 4 en partie capotée qui est destinée à recevoir tous les composants nécessaires au fonctionnement du bobinoir 1. A ce titre, et de manière non limitative, cette structure fermée conformée en armoire est pourvue des dispositifs de contrôle et de commande nécessaires aux diverses régulations des différents organes qui seront décrits plus loin dans la présente description, de réseaux, hydrauliques, électriques, d'air comprimé, et d'autres fluides nécessaires au fonctionnement desdits organes
  • Sur la structure fermée 4 coopère un barillet 5 qui fait saillie latéralement. Ce barillet 5 est monté mobile en rotation autour d'un axe de rotation (appelé troisième axe de rotation) et est maintenu au sein d'une des parois de la structure fermée par l'intermédiaire d'une pluralité d'organes de guidage (couronne à billes, glissière à billes par exemple). On prévoit par ailleurs de motoriser ce barillet 5 afin qu'il puisse décrire et indexer une pluralité de positions angulaires par rapport au châssis 2, au cours du bobinage des gâteaux.
  • En effet ce barillet 5 constitue un ensemble support de broches. Sur les figures 1a et 1b, on remarque que le barillet 5 dispose de deux broches 6, 7, selon des positions diamétralement opposées (on pourrait concevoir un barillet comportant au moins trois, quatre broches, voire plus, suivant l'encombrement dont on dispose et les capacités de la filière positionnée en amont). Au sein du bobinoir, le barillet 5 permet d'amener une broche préalablement déchargée et munie d'au moins une manchette vierge (au sens de l'invention, une manchette est un support en matière plastique ou en carton qui est destinée à recevoir l'enroulement de fils ou le gâteau) en position de bobinage et une autre broche disposant de ses manchettes pleines en position de déchargement par des rotations de 180° (si le barillet comporte deux broches, comme cela apparaît au niveau des exemples).
  • Grâce à la motorisation du barillet 5 et à une régulation de sa position et/ou de sa vitesse angulaires, par l'intermédiaire par exemple d'un asservissement du nombre de tours du moto-réducteur chargé d'entraîner le barillet, ce moto-réducteur étant en prise par exemple avec le barillet 5 au niveau de son arbre moteur par une liaison du type engrenage, il devient possible de positionner la broche active sensiblement au voisinage du fil et qu'elle recule ou s'écarte de sa position angulaire d'origine durant le grossissement du gâteau de manière à conserver une géométrie contrôlée.
  • Chacune des broches 6, 7 solidaires du barillet 5 constitue un ensemble tournant adapté pour bobiner le fil sur une manchette préalablement introduite sur le fourreau ou le nez de broche. Ce bobinage s'effectue selon un premier axe de rotation sensiblement parallèle à l'axe de rotation du barillet 5 par rapport à la structure du bâti 2. Outre un mouvement de rotation provoqué par un moteur à rotor intégré dans la broche autour ce premier axe, la broche est adaptée pour pouvoir réaliser une course de va et vient parallèlement au premier axe de rotation. Ce mouvement de va et vient est provoqué par un actionneur motorisé à mouvement linéaire (vis à billes par exemple) solidaire d'une part, du barillet ou du châssis et d'autre part, du corps de la broche.
  • Sur les figures 1a et 1b, il apparaît un autre élément qui est essentiel pour la réalisation d'un gâteau. Il s'agit du dispositif 8 de positionnement et de guidage du fil sur la broche 6 ou 7. Dans cet exemple, il s'agit d'une hélice. Cette hélice est mue en rotation par un organe moteur, autour d'un arbre coaxial à un deuxième axe sensiblement parallèle à ceux précédemment mentionnés. La vitesse de rotation de l'organe d'entraînement de l'hélice est régulée en fonction de la loi de construction du gâteau, et on prévoit que ces dispositifs de contrôle et de commande soient intégrés au sein de la structure 2 formant bâti.
  • Bien entendu, si l'on veut réaliser plusieurs gâteaux simultanément sur la même broche 6 ou 7, on adaptera le nombre d'hélices 8 en conséquence, et l'arbre support d'hélice comportera un train d'hélices, dont le nombre sera égal au nombre de gâteaux que l'on désire.
  • Le mouvement de rotation de l'hélice se traduit au niveau du fil par un mouvement d'oscillations ou de battements dont l'amplitude et la fréquence sont réglables en fonction des valeurs du rapport de croisure souhaité. La fréquence est déterminée en fonction de la vitesse de rotation et l'amplitude est fonction de la géométrie de l'hélice.
  • D'autres dispositifs non représentés sur les figures peuvent être envisagés en substitution à l'hélice. Il peut s'agir d'une roue pourvue d'au moins une gorge, cette gorge étant adaptée pour positionner et guider au moins un fil, ladite roue étant mobile en rotation autour d'un deuxième axe sensiblement parallèle au premier axe.
  • Il peut s'agir également d'un curseur, ledit curseur étant adapté pour positionner et guider au moins un fil et se déplacer linéairement suivant un deuxième axe sensiblement parallèle au premier axe.
  • Quel que soit le mode de réalisation du dispositif 8 de positionnement et de guidage du fil, celui-ci réalise un mouvement dit de course primaire et fonctionne en régulation de vitesse et éventuellement de position avec le va et vient de la broche 6 ou 7 qui constitue le mouvement dit de course secondaire.
  • Selon un avantage de l'invention, les courses primaire et secondaire du bobinoir 1 sont découplées. Il est possible d'obtenir une large gamme de lois de construction et de rapports de croisure, permettant ainsi de fabriquer des gâteaux de masse importante (entre 25 et 50 kg, voire plus), de construction très précise, qui favorise le déroulement.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, il est possible d'obtenir des géométries particulières en combinant de manière simultanée et/ou successive les mouvements, découplés ou non, des courses primaire et secondaire, avec un mouvement contrôlé en position angulaire et/ou en vitesse du barillet qui supporte les broches.
  • Il est possible de réaliser sur le bobinoir objet de l'invention, un gâteau qui a été obtenu à partir d'un unique mouvement de course secondaire pour la totalité de la durée de l'enroulement.
  • D'autres sous-ensembles nécessaires au fonctionnement du bobinoir 1 sont intégrés au sein du châssis 2. Ainsi, au niveau de l'embase 3 du châssis 2est positionné un tire-fil 9. Un tire-fil 9 est un ensemble d'entraînement du fil qui est utilisé lors de la relance, la relance étant une phase transitoire préalable à une phase de bobinage. A cette fin, le fil est étiré par un train de galets motorisés, à parois lisses ou à reliefs (les fils sont amenés à des conditions de fonctionnement compatibles avec la prise des fils dans le nez de broche lors du démarrage de la phase de bobinage).
  • Le bobinoir comporte au moins un éjecteur rotatif 10 et au moins un éjecteur droit 11, ceux-ci font saillie latéralement par rapport à la structure fermée 2 et à l'aplomb du barillet 5.
  • L'éjecteur rotatif 10 ou le dispositif d'escamotage est constitué par un bras articulé à l'une de ses extrémités au niveau de la structure fermée du bâti 2, son extrémité libre est adaptée pour saisir et déplacer les fils entre une première position dans laquelle les fils sont en prise avec le dispositif de positionnement et de guidage du fil 8 (l'hélice par exemple) et une deuxième position dans laquelle les fils sont escamotés par rapport audit dispositif de positionnement et de guidage 8. Le mouvement angulaire de l'éjecteur rotatif 10 est réalisé lors du changement de broche 6 ou 7 (pivotement de 180° du barillet 5).
  • L'éjecteur droit 11 est comme son nom l'indique un bras sensiblement rectiligne. Faisant saillie latéralement comme l'éjecteur rotatif 10 par rapport à une paroi latérale de la structure fermée du bâti 2, il peut occuper deux positions : une position de repos dans laquelle il est en retrait du trajet du fil, et une position de travail dans laquelle il maintient le fil au-dessus du nez de broche 6 ou 7 lors de la relance. Cette position de travail est également occupée lors d'une opération de transfert (rotation du barillet, et passage d'une broche avec des gâteaux enroulés, à une broche avec des manchettes vides).
  • Au voisinage du dispositif de positionnement et de guidage du fil 8 (hélice par exemple) est positionné un organe de nettoyage (non visible sur les figures) dudit dispositif de positionnement par aspersion d'un fluide sous pression.
  • Les figures 2, 3a, 3b, 4 illustrent les différents états que peut occuper le bobinoir.
  • En figure 2, le bobinoir 1 est en état d'attente. Les fils descendent du fond de filière et tombent verticalement dans un bac de rebuts. Ces fils échappent au bobinoir en passant au droit des broches 6 ou 7.
  • En figures 3a et 3b, le bobinoir 1 est en état de relance. Chacune des broches 6 ou 7 est pourvue de manchettes vierges (en général deux ou trois juxtaposées). L'opérateur saisit les fils qui débouchent du fond de filière et les dirige vers le tire-fil 9. Les galets d'entraînement du tire-fil 9 agrippent les fils et étirent les fils jusqu'à amener ces derniers jusqu'à des conditions propices au démarrage (figure 3a)
  • L'éjecteur droit 11 est en position de travail afin de permettre l'engagement des fils au sein de crochets ou similaires présents en extrémité et en périphérie du nez de broche 6 ou 7.
  • Le moteur de mise en rotation de la broche 6 ou 7 qui est pourvue des manchettes est démarré et le dispositif de contrôle et de commande des courses primaire et secondaire, et de la position du barillet, est initialisé (réalisation de la loi de construction).
  • A ce stade, l'éjecteur droit 11 est remis en position de repos et les fils se positionnent directement sur les manchettes (se reporter en figure 3b)
  • La figure 4 illustre l'état de bobinage. La broche a atteint sa vitesse initiale de bobinage. L'éjecteur droit 11 est en position rentrée (état de repos) et l'éjecteur rotatif 10 effectue un mouvement angulaire de manière à amener les fils au contact du dispositif de positionnement et de guidage 8 des fils (hélice par exemple) de manière à ce qu'il puisse générer sa course primaire.
  • Au fur et à mesure du bobinage (de l'accroissement de l'épaisseur de fils au niveau des gâteaux), le barillet 5 effectue une correction angulaire par rotation et indexation de sa position angulaire autour de son axe de manière à éloigner la broche « active » - celle où s'effectue le bobinage du dispositif - de la périphérie du dispositif de positionnement et de guidage du fil, de manière à conserver une géométrie contrôlée.
  • Le bobinage est actif, les mouvements de course primaire et course secondaire, ainsi que le contrôle de la position et/ou de la vitesse angulaire du barillet, sont pilotés par le dispositif de contrôle et de commande afin de se conformer à la loi de construction. Ceci est rendu possible par l'utilisation d'une technologie numérique qui permet d'asservir en position et/en vitesse l'ensemble des actionneurs.

Claims (11)

  1. Bobinoir (1) essentiellement constitué d'un châssis (2), ce châssis comportant au moins deux broches (6, 7) fixées à un barillet (5), lesdites broches étant d'une part, adaptées pour supporter au moins un gâteau, et d'autre part, mobiles en rotation autour d'un premier axe sensiblement perpendiculaire au diamètre du gâteau, et au moins un dispositif (8) de positionnement et de guidage qui réalise un mouvement de course primaire selon un deuxième axe sensiblement parallèle au premier axe pour positionner et guider au moins le fil sur les broches (6, 7) en rotation, ledit barillet (5) étant monté mobile en rotation par rapport au châssis (2) selon un troisième axe de rotation sensiblement parallèle au premier axe, caractérisé en ce que les broches (6, 7) sont montées mobiles linéairement suivant le premier axe de rotation pour réaliser un mouvement de va-et-vient qui constitue un mouvement de course secondaire pour imprimer un rapport de croisure donné au gâteau à partir des deux mouvements.
  2. Bobinoir (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis (2) coopère avec le barillet (5) à l'aide d'un dispositif d'indexation permettant de contrôler la position dudit barillet (5) par rapport audit châssis (2).
  3. Bobinoir (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement et de guidage (8) est essentiellement constitué par au moins une hélice montée mobile en rotation autour du deuxième axe sensiblement parallèle audit premier axe.
  4. Bobinoir (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement et de guidage (8) est essentiellement constitué par au moins une roue pourvue d'au moins une gorge, cette gorge étant adaptée pour positionner et guider au moins un fil, ladite roue étant mobile en rotation autour du deuxième axe sensiblement parallèle au premier axe.
  5. Bobinoir (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement et de guidage (8) est essentiellement constitué par au moins un curseur, ledit curseur étant adapté pour positionner et guider au moins un fil et se déplacer linéairement suivant le deuxième axe sensiblement parallèle au premier axe.
  6. Bobinoir (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'indexation est adapté pour modifier continûment la position angulaire du barillet (5) par rapport au châssis (2) en fonction de la variation du diamètre externe du gâteau de manière à conserver constant le trajet du fil entre son point de sortie du dispositif de positionnement et de guidage (8) et son point de contact en périphérie du gâteau.
  7. Bobinoir (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bobinoir (1) comporte un dispositif d'entraînement du fil ou tire-fil (9) constitué essentiellement par aux moins deux galets motorisés, le dispositif d'étirage (9) étant fixé au châssis (2) dudit bobinoir (1).
  8. Bobinoir (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bobinoir (1) comporte un éjecteur droit (11) adapté pour positionner les fils en extrémité de la broche (6, 7).
  9. Bobinoir (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bobinoir (1) comporte un dispositif d'escamotage (10) des fils adapté pour saisir et déplacer les fils entre une première position dans laquelle les fils sont en prise avec le dispositif de positionnement et de guidage (8) des fils et une deuxième position dans laquelle les fils sont escamotés dudit dispositif de positionnement et de guidage (8).
  10. Bobinoir (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la broche (6, 7) et son moteur d'entraînement sont solidaires d'un actionneur linéaire, ledit actionneur étant adapté pour assurer le mouvement de va et vient de ladite broche (6, 7).
  11. Bobinoir (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bobinoir (1) comporte un dispositif de contrôle et de commande permettant d'assurer notamment une régulation de vitesse et/ou de position entre le mouvement de course primaire du dispositif de positionnement et de guidage (8) et le mouvement de course secondaire de l'une au moins des broches (6, 7).
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