FR2943645A1

FR2943645A1 - Support mandrel for supporting tubes of bobbins in e.g. paper industry, has radial cylinder comprising piston that takes retracted and projecting positions under effect of pressurized air, where end of piston carries claw

Info

Publication number: FR2943645A1
Application number: FR0951926A
Authority: FR
Inventors: Giovanni Massimo Turcato
Original assignee: Epsilon Composite SA; Cometec
Current assignee: Epsilon Composite SA; Cometec
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-01

Abstract

The mandrel (10) has a cylindrical rigid envelope (12) made of composite material, where ends of the envelope is closed by two metal flanges (14) to form a sealed enclosure. A radial cylinder is integrated with the envelope. The cylinder comprises a piston that takes two retracted and projecting positions under the effect of pressurized air introduced in the envelope. One end of the piston carries a claw. The cylinder includes a body that receives the piston with a stop ring and an elastic return unit i.e. spring, arranged between the piston and the ring.

Description

MANDRIN SUPPORT DE BOBINES AVEC ENTRAINEMENT PAR VERINS AVEC DES PISTONS ESCAMOTABLES SPOOL SUPPORT WITH COIL DRIVE WITH RETRACTABLE PISTONS

La présente invention concerne un mandrin support de bobines avec entraînement par vérins avec des vérins à pistons escamotables. On connaît de nombreuses industries traitant des matériaux en bandes, en particulier l'industrie papetière ou textile, qui utilisent des mandrins d'entraînements de bobines, soit en déroulement, soit en enroulement. Ces mandrins support de bobines sont soit libres et éventuellement freinés pour contrôler le déroulement, soit mus par des motorisations pour assurer un enroulement avec un effort de traction. Le besoin existe de mandrins pour assurer le support de bobines qui excluent tout mouvement relatif de rotation entre ladite bobine et ledit mandrin. Les bobines de papier ou de textile par exemple sont elles mêmes équipées d'un tube de support et d'enroulement, creux, généralement en carton, d'une épaisseur et d'une composition adaptées pour la fonction, permettant d'assurer la résistance mécanique nécessaire notamment. The present invention relates to a roll support mandrel with jack drive with retractable piston cylinders. Numerous industries are known dealing with web materials, in particular the paper or textile industry, which use reel drive cores, either unwinding or winding. These mandrels support coils are either free and possibly braked to control the unwinding, or driven by motorization to ensure a winding with a tensile force. The need exists for mandrels to support bobbins which exclude any relative rotational movement between said bobbin and said mandrel. The reels of paper or textile for example are themselves equipped with a support tube and coil, hollow, generally made of cardboard, of a thickness and a composition adapted to the function, to ensure the resistance mechanical necessary in particular.

Une solution connue de l'art antérieur consiste à réaliser des mandrins expansibles comprenant un tube avec une vessie expansible, munies d'ergots escamotables sur la périphérie. La vessie lorsqu'elle est gonflée assure une expansion et donc un appui mécanique sur les ergots pour provoquer une pénétration des ergots dans la matière constituant le tube d'enroulement du matériau en bande. Le problème de tous les systèmes à vessie est celui des fuites d'air par détérioration de ladite vessie. Ces vessies restent quand même fragiles et surtout le milieu environnant est industriel et les occasions sont nombreuses de les voir dégradées. De plus l'usinage du tube qui inclut ces vessies est délicat. La présente invention propose un mandrin qui est très léger mais qui assure la 5 reprise de tous les efforts mécaniques, qui permet un montage aisé des vérins, qui est d'une très grande fiabilité, qui garantit une anti-rotation. Le mandrin selon la présente invention est maintenant décrit en détail, selon un mode de réalisation préférentiel non limitatif, en regard des différentes figures qui représentent : 10 - figure 1 : une vue en perspective d'une portion d'un mandrin selon l'invention, - figure 2 : une vue en coupe longitudinale médiane d'un mandrin selon la présente invention, - figure 3A : une vue en coupe d'un vérin avec le piston en position 15 escamotée, position I, - figure 3B : une vue en coupe d'un vérin avec le piston en saillie, position II, - figure 4, une vue en coupe d'une bobine avec son tube d'enroulement monté sur un mandrin selon la présente invention en position de travail. Sur la figure 1, on a représenté le mandrin 10, avec son enveloppe 12 cylindrique 20 et en l'occurrence sur la figure 1, un seul des deux flasques 14. Chaque flasque comporte des arbres 16 d'extrémités, de diamètres adaptés pour être montés sur les paliers, ceci de façon connue. Les flasques 14 sont métalliques et rendus solidaires et étanches par rapport à l'enveloppe 12. 25 L'enveloppe cylindrique 12 est réalisée en matériau composite à base de carbone de façon préférentielle et encore de façon plus préférentielle, obtenue par pultrusion. Cette enveloppe 12 constitue donc une enceinte étanche. A known solution of the prior art consists in producing expandable mandrels comprising a tube with an expandable bladder, provided with retractable lugs on the periphery. The bladder when inflated ensures expansion and therefore mechanical support on the lugs to cause penetration of the lugs in the material constituting the winding tube of the web material. The problem of all bladder systems is that of air leakage by deterioration of said bladder. These bladders are still fragile and especially the surrounding environment is industrial and there are many opportunities to see them degraded. Moreover the machining of the tube which includes these bladders is delicate. The present invention provides a mandrel which is very light but which ensures the recovery of all mechanical forces, which allows easy mounting of the cylinders, which is of great reliability, which guarantees an anti-rotation. The mandrel according to the present invention is now described in detail, according to a preferred non-limiting embodiment, with reference to the various figures which represent: FIG. 1: a perspective view of a portion of a mandrel according to the invention FIG. 2 is a view in median longitudinal section of a mandrel according to the present invention; FIG. 3A is a cross-sectional view of a jack with the piston in the retracted position, position I; FIG. 3B; section of a cylinder with the projecting piston, position II, - Figure 4, a sectional view of a coil with its winding tube mounted on a mandrel according to the present invention in the working position. FIG. 1 shows the mandrel 10, with its cylindrical casing 20 and in this case in FIG. 1, only one of the two flanges 14. Each flange comprises shafts 16 of ends, of diameters adapted to be mounted on the bearings, this in a known manner. The flanges 14 are made of metal and made integral and sealed with respect to the casing 12. The cylindrical casing 12 is made of carbon-based composite material preferably and even more preferably, obtained by pultrusion. This envelope 12 thus constitutes a sealed enclosure.

Une valve 18 permet d'introduire ou d'expulser de l'air sous pression dans ladite enceinte. Sur cette enveloppe, il est prévu au moins un vérin 20 introduit radialement et solidarisé à ladite enveloppe par tout moyen adapté, notamment par collage. A valve 18 makes it possible to introduce or expel air under pressure into said enclosure. On this envelope, at least one jack 20 is introduced radially and secured to said envelope by any suitable means, in particular by gluing.

La conception est telle que le vérin 20 est disposé dans le volume intérieur de l'enceinte et affleure la périphérie extérieure de l'enveloppe 12, comme montré sur la figure 2. Les vérins sont décrits en détail sur les figures 3A et 3B. Chaque vérin comprend un corps 22 solidarisé à l'enveloppe comme indiqué ci-10 avant. Le corps est muni d'un trou 24 assurant la communication avec l'intérieur de l'enveloppe 12. Ce corps est cylindrique et reçoit un piston 26 mobile entre deux positions I escamotée et II en saillie comme cela sera expliqué plus avant. 15 Le piston 26 comprend un talon 28 muni d'une gorge 30 annulaire apte à recevoir un joint 32. Ce même piston 26 porte en partie supérieure une griffe 34. En l'occurrence, cette griffe 34 est une sphère 38 tronquée aux pôles et mobile en rotation 3D dans un logement 40. Ce logement est usiné puis déformé en 20 périphérie pour sertir la griffe 34. On note que la sphère est orientable avec un degré faible mais suffisant pour compenser un défaut de planéité de la partie antagoniste décrite ultérieurement, si nécessaire. La sphère est également dentelée à son pôle Nord, en saillie du logement 40. 25 Le vérin comprend en outre une bague 42 vissée, qui assure une butée pour le piston. The design is such that the jack 20 is disposed in the interior volume of the chamber and is flush with the outer periphery of the casing 12, as shown in Figure 2. The cylinders are described in detail in Figures 3A and 3B. Each jack comprises a body 22 secured to the casing as indicated above. The body is provided with a hole 24 providing communication with the inside of the envelope 12. This body is cylindrical and receives a piston 26 movable between two positions I retracted and II projecting as will be explained further. The piston 26 comprises a heel 28 provided with an annular groove 30 adapted to receive a seal 32. This same piston 26 carries in the upper part a claw 34. In this case, this claw 34 is a sphere 38 truncated at the poles and This housing is machined and then deformed at its periphery to crimp the claw 34. It is noted that the sphere is steerable with a low degree but sufficient to compensate for a lack of flatness of the antagonist part described later. if necessary. The sphere is also serrated at its north pole, protruding from the housing 40. The cylinder further comprises a screwed ring 42 which provides a stop for the piston.

De plus, des moyens de rappel élastique tel qu'un ressort 44 de rappel sont disposés entre ladite bague 42 et le talon 28 du piston, de sorte à ramener le piston en position escamotée. Les vérins sont avantageusement disposés par paire à 180°, suivant un diamètre pour exercer les efforts suivant une même direction, dans des sens opposés. Sur la longueur d'un mandrin lorsqu'il est prévu plusieurs paires de mandrins, les paires juxtaposées sont décalées de 90° l'une par rapport à l'autre, comme montré sur la figure 2. Le mandrin selon la présente invention est mis en oeuvre de la façon qui va maintenant être détaillée. On a prévu une utilisation pour une bobine de papier par exemple avec un tube T de support et de bobinage, en matériau susceptible de recevoir une empreinte, en l'occurrence du carton. Le mandrin est sans air sous pression dans son enveloppe, les vérins 20 ont donc les pistons 26 en position escamotée, sous l'action de chaque ressort 44 de 15 rappel. L'enveloppe 12 peut donc être introduite dans le tube T de support et de bobinage. Une fois positionné, de l'air sous pression est introduit par la valve 18 dans l'enveloppe 12. Cet air sous pression passe à travers chaque trou 24 et pousse le 20 piston 26 de chaque vérin à l'encontre du ressort 44. Le piston 26 porte la griffe 34 qui pénètre dans la matière du tube T, dans l'épaisseur du carton. Si la paroi opposée n'est pas parfaitement plane où s'il y a un point dur, la griffe 38, et plus particulièrement la sphère qui constitue la griffe, peut 25 s'orienter légèrement. Si la matière est suffisamment déformable, le piston comprime complètement le ressort qui vient à spires jointives et en butée contre la bague 42. In addition, elastic return means such as a return spring 44 are disposed between said ring 42 and the heel 28 of the piston, so as to bring the piston retracted position. The cylinders are advantageously arranged in pairs at 180 °, following a diameter to exercise the forces in the same direction, in opposite directions. Along the length of a mandrel when several pairs of mandrels are provided, the juxtaposed pairs are offset by 90 ° with respect to each other, as shown in FIG. 2. The mandrel according to the present invention is placed in the way that will now be detailed. It has been envisaged a use for a reel of paper for example with a tube T of support and winding, material likely to receive a print, in this case cardboard. The mandrel is without air under pressure in its envelope, the cylinders 20 thus have the pistons 26 in the retracted position, under the action of each spring 44 of return. The envelope 12 can thus be introduced into the tube T of support and winding. Once positioned, pressurized air is introduced through the valve 18 into the envelope 12. This pressurized air passes through each hole 24 and urges the piston 26 of each cylinder against the spring 44. piston 26 carries the claw 34 which penetrates into the material of the tube T, in the thickness of the carton. If the opposite wall is not perfectly flat or where there is a hard point, the claw 38, and more particularly the sphere which constitutes the claw, can be oriented slightly. If the material is sufficiently deformable, the piston completely compresses the spring which comes to contiguous turns and abuts against the ring 42.

On note que les joints 32 assurent l'étanchéité de la chambre de poussée comprise entre le talon du piston et le cul de chambre du corps 22 du vérin 20. De ce fait, l'anti-rotation est assurée par les griffes qui solidarisent le mandrin et le tube T . It is noted that the seals 32 seal the thrust chamber between the piston bead and the chamber end of the body 22 of the cylinder 20. As a result, the anti-rotation is ensured by the claws that secure the mandrel and the tube T.

Pour le retrait du manchon hors du tube T, il suffit d'évacuer la pression de l'air contenu dans l'enveloppe par la valve 18, ce qui soumet les pistons 26 à l'action des ressorts 44 de rappel qui les ramènent en position escamotée. Le mandrin 10 est alors retiré en translation du tube T. On note que le poids très réduit lié au matériau carbone permet une manipulation 10 aisé du mandrin par les opérateurs, même en fort diamètre, ce qui est impossible avec de l'acier et une vessie. La fabrication est également très industrielle et les usinages sont limités. La fiabilité est totale car l'usure des pistons est négligeable et les problèmes de fuite sont inexistants du fait des liaisons par collage. For removal of the sleeve from the tube T, it is sufficient to evacuate the pressure of the air contained in the envelope by the valve 18, which subjects the pistons 26 to the action of the return springs 44 which bring them back into position. retracted position. The mandrel 10 is then removed in translation from the tube T. It is noted that the very low weight linked to the carbon material allows easy handling of the mandrel by the operators, even in large diameter, which is impossible with steel and a bladder. Manufacturing is also very industrial and machining is limited. The reliability is total because the wear of the pistons is negligible and leakage problems are non-existent because of bonding bonds.

Claims

REVENDICATIONS1. Chuck (10) supporting tubes T coils comprising a rigid envelope (12) made of composite material and closed at the ends by two flanges (14) to form a sealed enclosure, at least one jack (20) radially inserted and secured to said casing (12), each cylinder comprising a piston (26) adapted to take two positions, one retracted and the other projecting under the effect of pressurized air introduced into said casing (12), said piston (26) ) carrying at its end a claw (38).

2. mandrel (10) support tube T coils according to claim 1, characterized in that the cylinder (20) comprises a body (22) for receiving the piston (26) with a ring (42) stop and elastic return means (44) disposed between the piston (26) and said ring.

3. mandrel (10) tube support T coils according to claim 1 or 2, characterized in that the claw (38) is a sphere truncated at the poles, crimped in a housing (40) of the piston (26).

4. mandrel (10) support tube T coils according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the cylinder (20) comprises a hole (24) for communication between the inside of the casing (12) and the piston (26).

5. mandrel (10) tube support T coils according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises cylinders (20) 20 arranged in pairs, and the pairs are oriented at 90 °, some of other.