FR3101338A1 - Dispositif de réglage de la tension d’un fil qui est déroulé d’une bobine - Google Patents

Abstract

L’invention propose un dispositif de réglage de la tension d’un fil qui est déroulé d’une bobine. Le fil passe dans un bras guide-fil qui, sous l’effet d’un effort de traction appliqué au fil, tourne par rapport à l’axe central (A1) de la bobine. Le dispositif se caractérise par une tête de déroulage qui est tournante par rapport à la bobine et qui porte le bras guide-fil, et par une platine d’entraînement en rotation de la tête de déroulage par rapport à un arbre fixe (18, 22) lié en rotation à la bobine. La platine d’entrainement est pivotante par rapport à la tête de déroulage et elle est liée en rotation à la tête de déroulage par l’entremise d’un ressort (58) de tarage qui permet de régler la tension du fil à dérouler. La platine d’entrainement est mise en rotation par le fil à dérouler lorsque celui-ci est soumis à un effort de traction en vue de son déroulage de la bobine. Au moins un frein est interposé entre la platine d’entraînement et l’arbre fixe (18). La valeur de l’effort de freinage appliqué par le/les frein(s) à la platine d’entraînement dépend de la position angulaire de la platine d’entraînement par rapport à la tête de déroulage. Figure pour l'abrégé : 6

Description

Dispositif de réglage de la tension d’un fil qui est déroulé d’une bobine

Domaine technique de l'invention

L’invention concerne un dispositif de réglage de la tension d’un fil qui est déroulé d’une bobine et qui est passé dans un bras guide-fil qui, sous l’effet d’un effort de traction appliqué au fil, tourne par rapport à l’axe central de la bobine.

L'invention concerne notamment le déroulage du fil enroulé sur une bobine de grandes dimensions, dite aussi bobine à grande inertie.

Arrière-plan technique de l'invention

Pour le déroulage du fil sous une tension déterminée du fil, il est connu de faire appel à un dispositif ou système de régulation de la tension du fil.

Dans la plupart des systèmes de régulation, la tension du fil est produite au moyen d'un frein mécanique qui agit directement sur la bobine. Ainsi, la maîtrise de la tension du fil dépend directement de la force de freinage appliquée par le dispositif sur la bobine.

De telles conceptions présentent notamment les inconvénients qui suivent.

Il est techniquement difficile de concilier l'obtention d'une force de freinage déterminée et la précision de la régulation de la tension du fil. En effet, les forces de frottement nécessaires à l'obtention d'un effort de freinage peuvent varier rapidement, par exemple du fait de l'usure de pistes de freinage, de l'usure de patins de frein, de la corrosion, de la poussière, de l'humidité, etc.

La valeur de la tension du fil dépend du bras de levier de cette force et du couple de freinage. Le bras de levier est généralement fonction du diamètre de remplissage en fil de la bobine à dérouler. Ainsi, au fur et à mesure du déroulage du fil hors de la bobine, la tension du fil augmente (si le couple de freinage est constant). La tension peut ainsi être multipliée par deux, trois ou plus encore en fonction des bobines concernées.

En cas d’arrêt du tirage du fil, l’inertie du dispositif peut amener le fil à continuer à se dérouler. Ceci peut avoir de lourdes conséquences sur l’opération de déroulage (Par exemple la rupture, l'emmêlement du fil, etc.). Ce risque est accru si la tension appliquée au fil est faible, le frein mettant alors plus de temps pour arrêter la rotation du dispositif autour de la bobine.

Afin de remédier au moins à certains de ces inconvénients, l’invention propose un dispositif de réglage de la tension d’un fil qui est déroulé d’une bobine et qui est passé dans un bras guide-fil qui, sous l’effet d’un effort de traction appliqué au fil, tourne par rapport à l’axe central de la bobine,
caractérisé en ce qu’il comporte :
- une tête de déroulage qui est tournante par rapport à la bobine et qui porte le bras guide-fil qui lui est lié en rotation ;
- une platine d’entraînement en rotation de la tête de déroulage par rapport à un arbre fixe lié en rotation au corps de la bobine, qui :
-- est pivotante par rapport à la tête de déroulage ;
-- est liée à la tête de déroulage par un ressort de tarage de la tension du fil à dérouler qui est interposé entre la platine d’entraînement et la tête de déroulage ;
-- et est entraînée en rotation par le fil sous l’effet de l’effort de traction appliqué au fil ;
- au moins un frein qui est interposé entre la platine d’entraînement et ledit arbre fixe et dont la valeur de l’effort de freinage qu’il applique à la platine d’entraînement dépend de la position angulaire de la platine d’entraînement par rapport à la tête de déroulage.

Selon d’autres caractéristiques du dispositif :

- la valeur dudit effort de freinage varie progressivement entre :
- une valeur maximale correspondant à une position angulaire maximale de repos de la platine d’entraînement par rapport à la tête de déroulage vers laquelle elle est rappelée élastiquement par le ressort de tarage et dans laquelle elle est bloquée en rotation par rapport à l’arbre fixe ;
- une valeur minimale correspondant à une position angulaire minimale de travail de la platine d’entraînement par rapport à la tête de déroulage dans laquelle elle est libre de tourner par rapport à l’arbre fixe sans aucun effort de freinage ;

- le dispositif comporte un système de réglage, continu ou par paliers, de la valeur de l’effort de rappel exercé par le ressort de tarage pour régler la valeur de la tension appliquée au fil déroulé de la bobine ;

- le ressort de tarage est un ressort spiral dont une première extrémité est reliée à la tête de déroulage et dont la deuxième extrémité est reliée à la platine d’entraînement ;

- le système de réglage permet de faire varier la position angulaire de ladite deuxième extrémité par rapport à la platine d'entraînement ;

- le frein agit radialement entre l’arbre fixe et la platine d’entraînement ;

- le frein comporte un galet de pression qui est sollicité élastiquement en appui contre un profil de came de serrage porté par la platine d’entraînement ;

- le frein est réalisé sous la forme d’une cartouche de freinage qui est agencée dans un logement de la tête de déroulage qui est ouvert à ses deux extrémités radiales opposées ;

- le dispositif comporte plusieurs freins répartis angulairement, dont chacun est interposé entre la platine d’entraînement et l’arbre fixe et dont la valeur de l’effort de freinage qu’il applique à la platine d’entraînement dépend de la position angulaire de la platine d’entraînement par rapport à la tête de déroulage ;

- la platine d’entraînement porte au moins une paire de poulies d’entraînement sur lesquelles passe le fil à dérouler pour entraîner la platine d’entraînement en rotation par rapport à la tête de déroulage, et le passage du fil sur la paire de poulies produit un couple d’entraînement résultant de l’effort de traction appliqué au fil à dérouler ;

- chaque poulie d'entraînement est montée tournante sur la platine d’entraînement autour d’un axe parallèle à l’axe de la platine d’entraînement, et en ce que les deux axes des poulies d'entraînement sont diamétralement opposées par rapport à l’axe central de la platine d’entraînement.

Selon un premier mode de réalisation particulièrement adapté à une bobine de grande inertie, l’invention propose un ensemble comportant une bobine de fil à dérouler et un dispositif selon l’invention dans lequel la bobine est fixe et la tête de déroulage et le bras guide-fil qui lui est lié en rotation tournent autour de l’axe de la bobine.

Selon un deuxième mode de réalisation particulièrement adapté à une bobine de faible inertie, l’invention propose un ensemble comportant une bobine de fil à dérouler et un dispositif selon l’invention, dans lequel la tête de déroulage et le bras guide-fil qui lui est lié en rotation sont fixes et dans lequel la bobine tourne autour de l’axe de la tête de déroulage.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :

– la figure 1 est une vue latérale d’une bobine de grande inertie, de fil à dérouler, qui à sa partie supérieure est équipée d’un exemple de réalisation dispositif de réglage de la tension du fil à dérouler selon un premier mode de réalisation de l’invention ;

– la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de réglage de la figure 1 ;

– la figure 3 est une vue de dessus de la partie centrale du dispositif de réglage de la figure 1 ;

– la figure 4 est une vue en perspective de dessus à plus grande échelle des principaux composants du dispositif de réglage de la figure 1 ;

– la figure 5 est une vue en perspective de dessous à plus grande échelle des principaux composants du dispositif de réglage de la figure 1 ;

– la figure 6 est une vue en coupe, selon la ligne 6-6 de la figure 3, des principaux composants du dispositif de réglage représentés aux figures 4 et 5 ;

– la figure 7 est une vue en perspective de dessus de certains des composants du dispositif de réglage de la figure 4 représentant l’agencement du ressort spiral de tarage de la tension du fil et son système de réglage ;

– la figure 8 est une vue de dessous qui représente l’agencement des trois cartouches de freinage et la coopération de chacune avec le profil de came de serrage porté par la platine d’entraînement et avec un tronçon d’arbre fixe lié à la bobine ;

– la figure 9 est une vue en perspective de dessous qui illustre les trois cartouches de freinage représentées à la figure 8, chacune agencée dans un logement complémentaire associé formé dans la tête de déroulage ;

– la figure 10 est une vue en perspective d’une petite bobine de faible inertie, de fil à dérouler, qui est équipée d’un autre exemple de réalisation dispositif de réglage de la tension du fil à dérouler selon un second mode de réalisation de l’invention ;

– la figure 11 est une vue en perspective selon un autre angle de la petite bobine de faible inertie illustrée à la figure 10 ;

– la figure 12 est une vue en coupe, selon la ligne 12-12 de la figure 13, des principaux composants de l’ensemble bobine et dispositif de réglage représentés aux figures 10 et 11 ;

– la figure 13 est une vue en coupe, selon la ligne 13-13 de la figure 12, des principaux composants de l’ensemble bobine et dispositif de réglage représentés aux figures 10 et 11 ;

– la figure 14 est une vue en coupe, selon la ligne 14-14 de la figure 12, des principaux composants de l’ensemble bobine et dispositif de réglage représentés aux figures 10 et 11.

Description détaillée de l'invention

Pour la description de l'invention et la compréhension des revendications, on adoptera à titre non limitatif et sans nécessairement une référence limitative à la gravité terrestre les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué aux figures dont les axes longitudinal L et transversal T s’étendent dans un plan horizontal.

Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence.

Premier mode de réalisation : Bobine à grande inertie dispositif de réglage de la tension du fil à dérouler

On a représenté à la figure 1 une bobine 10 qui comporte un corps central cylindrique muni d’une joue circulaire à chacune de ses extrémités axiales, inférieure 12 et supérieure 16. Sur ce corps central est enroulé un fil F sous la forme d’un enroulement 14, tel qu’un fil électrique ou un toron de cuivre, que l’on souhaite dérouler ou débobiner de la bobine 10 en contrôlant la tension à laquelle le fil est soumis lors du déroulage.

Un dispositif de bridage (non représenté et qui ne fait pas ici l’objet de l’invention) permet de fixer un arbre central 18 du dispositif de déroulage au corps cylindrique de la bobine 10.

L’arbre 18 est constitué d’un tronçon inférieur 22 pour permettre sa liaison avec le dispositif de bridage et d’un tronçon supérieur de plus grand diamètre 24 dont la surface périphérique constitue la piste de freinage du dispositif.

L’arbre central 18 qui s’étend en saillie vers le haut au-dessus de la joue supérieure 16 constitue ici un arbre fixe au sens de l’invention.

De manière connue, la bobine 10 étant de dimensions telles qu’elle présente une grande inertie ne permettant pas de la faire tourner autour de son axe A1, le déroulage du fil est effectué en le faisant tourner autour de la bobine au moyen d’un bras guide-fil 30 en forme général de L.

Le bras guide-fil 30 comporte une branche supérieure horizontale 32 qui s’étend selon la direction longitudinale au-dessus de la bobine 10, et une branche inférieure verticale 34 qui s’étend le long du touret 12.

A son extrémité, la branche verticale 34 comporte une première poulie 36 qui reçoit le fil quittant le bobinage 14 pour le guider vers le haut, globalement le long de la branche inférieure 34, jusqu’à une deuxième poulie 38 agencée à l’angle de raccordement des deux branches 34 et 32 pour guider le fil, globalement le long de la branche supérieure 32.

La poulie 36 peut être articulée autour d’un axe vertical de manière à permettre à la poulie 36 d’être toujours alignée avec le fil en provenance de la bobine, le fil guidant la poulie. De plus cela permet au dispositif de fonctionner quel que soit le sens de conditionnement (droite ou gauche) du fil autour du le corps de la bobine.

La « sortie » du fil à dérouler s’effectue en passant le long d’une première poulie supérieure 40 qui est portée par une portion centrale supérieure appelée potence centrale 46 et d’une tête de déroulage 100.

La potence centrale 46 et la tête de déroulage 100 sont solidaires du bras guide-fil 30.

Il est aussi prévu une deuxième poulie supérieure 42 portée par une chape 44 qui est elle-même montée tournante par rapport à la potence 46, autour de l’axe géométrique A1, pour permettre de faire varier l’orientation angulaire du brin de sortie du fil déroulé dans le plan horizontal. On peut prévoir un œillet en sortie de la poulie 42 pour orienter cette poulie en direction du dispositif de tirage du fil.

Avant d’atteindre la première poulie supérieure 40, le fil quittant la deuxième poulie 38 est guidé à travers un premier œillet 48, puis sur deux poulies 92 et 94 appartenant au dispositif de réglage de la tension du fil à dérouler.

Ensuite, le fil passe à travers un deuxième œillet 48 jusqu’à atteindre la poulie 50 fixée à l’extrémité libre de la branche supérieure 32 qui porte un contrepoids 52.

Ainsi, le fil F passe successivement sur ou à travers les éléments 36, 38, 48, 92, 94, 48, 50, 40 et 42.

Le réglage de la tension du fil à dérouler assuré par les deux poulies 92 et 94 sera expliqué par la suite.

Lorsque l’on exerce un effort "T" de traction sur le fil F ayant quitté le bras guide-fil 30, on provoque la rotation de l’ensemble du bras guide-fil 30 par rapport à la bobine 10, et notamment autour de l’arbre fixe 18, dans le sens indiqué par la flèche « S2 » de la figure 3, c’est-à-dire dans le sens horaire en considérant la figure 3.

Comme on peut le voir notamment à la figure 6, la partie inférieure 45 de la potence centrale 46 d’évacuation du fil (qui est solidaire du bras guide-fil 30) est solidaire d’un arbre central tournant 47 dont l’extrémité inférieure est solidaire d’une bague 49 de guidage en rotation.

La bague 49 guide en rotation la partie inférieure 45 de la potence centrale 46 - par rapport au tronçon supérieur d’extrémité 24 de l’arbre fixe 18 – autour de l’axe géométrique A1, avec interposition d’un roulement intermédiaire R1.

Ainsi, le bras guide-fil 30 est monté tournant autour de l’axe géométrique A1 par rapport à la bobine 10.

La bague 49 de guidage en rotation de la tête de déroulage 100 (solidaire du bras guide-fil 30) est ici réalisée en une seule pièce avec une plaque horizontale principale 54 en forme de disque qui est délimitée par une face supérieure 53 et une face inférieure 55.

Comme on peut le voir à la figure 7, la face supérieure 53 de la plaque 54 porte, au voisinage de son bord circulaire externe, un doigt vertical cylindrique 56.

Le doigt vertical 56 (qui est solidaire en rotation de la tête de déroulage 100) est le doigt d’accrochage de l’extrémité extérieure 57 d’un ressort spiral 58 de tarage qui s’étend dans un plan horizontal au-dessus de la face supérieure 53.

Selon une variante non représentée, le ressort spiral unique de tarage peut être remplacé par plusieurs ressorts spiral (Par exemple par trois ressorts) agencés en parallèle et répartis à 120 degrés d’angle.

Le ressort spiral 58 de tarage est à spires non jointives et donc sans frottement. Le ressort spiral 58 est composé d'un ruban de section rectangulaire enroulé sur lui-même – dans un plan horizontal - entre son extrémité extérieure 57 et son extrémité intérieure 59 conformée en un bec d’accrochage.

En dessous de la plaque supérieure 54, la tête de déroulage comporte une plaque inférieure annulaire 60 qui se prolonge verticalement vers le haut par une paroi annulaire cylindrique extérieure 62 comportant trois fenêtres 64 réparties angulairement à 120 degrés d’angle (Voir figure 9).

La plaque inférieure 60 se prolonge aussi verticalement vers le haut par une paroi annulaire cylindrique intérieure 66 comportant trois fenêtres rectangulaires 68 réparties angulairement à 120 degrés.

Les fenêtres 64 et 68 sont alignées radialement deux à deux.

Les parois 62 et 66 s'étendent jusqu'à la face inférieure 55 de la plaque supérieure 54 à laquelle elles sont raccordées.

Enfin, il est prévu trois doigts verticaux de guidage 70 répartis angulairement à 120° qui s'étendent verticalement entre la face supérieure 61 de la plaque inférieure 60 et la face inférieure 55 de la plaque supérieure 54.

Ainsi, la tête de déroulage 100 est essentiellement constituée de la potence centrale 46, l'arbre central tournant 47, la bague 49 de guidage, la plaque supérieure 54 et la plaque inférieure 60.

A sa partie inférieure, entre les plaques supérieure 54 et inférieure 60, la tête de déroulage 100 délimite trois logements 72 qui sont répartis à 120 degrés et dont chacun est ouvert radialement à ses deux extrémités à travers deux fenêtres alignées angulairement 64 et 68 avec à l'intérieur de chaque logement un doigt de guidage 70 (Voir figure 9).

Comme on peut le voir à la figure 8, chaque logement 72 loge et guide radialement une cartouche de freinage 300.

Chaque cartouche de freinage 300 comporte un patin radial interne 74 de freinage qui fait saillie à travers une fenêtre 68 et qui comporte une surface concave en arc de cylindre 76 qui coopère par frottement avec la surface cylindrique externe convexe du tronçon supérieur 24 de l'arbre fixe 18.

Le patin de freinage 74 se prolonge radialement vers l'extérieur par un corps central 78 qui comporte une lumière centrale 80 d'orientation radiale à travers laquelle s'étend un doigt de guidage 70.

Un ressort de compression de faible valeur 82 est monté comprimé dans la lumière 80 et sollicite le doigt de guidage 70.

De part et d'autre du corps central 78, le patin de freinage 74 se prolonge radialement vers l'extérieur par deux tiges radiales de guidage 84 sur laquelle un porte-galet 86 est monté coulissant radialement.

Le porte-galet 86 porte un galet de pression 88 qui est monté tournant sur le porte-galet autour d'un axe parallèle à l'axe central A1.

Le porte-galet 86, et donc le galet 88, est sollicité élastiquement radialement vers l'extérieur par deux ressorts de compression 90 dont chacun est porté par une tige de guidage 84.

Comme on peut le voir notamment à la figure 9, chaque portion radialement extérieure d'une cartouche de freinage 300, et notamment son galet de pression 88, fait saillie à l'extérieur du logement 72, à travers une fenêtre 64.

On décrira maintenant la platine 200 qui, sous l'action de l'effort de traction, ou effort de tirage qui est appliqué au fil à dérouler, entraîne en rotation la tête de déroulage 100 avec le bras guide-fil 30 autour de l'axe central A1, en assurant une fonction de régulation de la valeur de la tension appliquée au fil.

La platine d'entraînement 200 comporte une plaque horizontale supérieure 102, une plaque horizontale inférieure 104 qui, à leur périphérie, sont ici reliées entre elles par une série de six poteaux verticaux 106 répartis angulairement de manière régulière.

La plaque supérieure 102 comporte un trou central 108 qui loge un roulement supérieur R2, et la plaque inférieure 104 comporte un trou central 110 qui loge un roulement inférieur R3 qui est interposé radialement entre la plaque inférieure 104 et le tronçon inférieur 22 de l'arbre fixe 18.

Un moyeu central 111 lie en rotation la plaque supérieure 102 de la platine d'entraînement 200 et l'extrémité libre radialement intérieure 59 du ressort spiral de tarage 58.

Le moyeu central 111 comporte un tronçon intermédiaire 112 qui est guidé en rotation par le roulement supérieur R2 et qui se prolonge par un tronçon inférieur 114 qui comporte une encoche périphérique 116 dans laquelle est encastrée l'extrémité radialement intérieure 59 en forme de bec du ressort spiral de tarage 58.

Le moyeu central 111 comporte aussi un tronçon supérieur 118, en forme de disque qui s'étend au-dessus de la face supérieure 103 de la plaque supérieure 102 de la platine d'entraînement 200.

Le tronçon supérieur 118 est conformé en une couronne dentée à sa périphérie 120 qui est apte à coopérer avec une vis de réglage 122 pour former un ensemble à roue et vis sans fin.

Le système de réglage à roue et vis sans fin 122-120 assure la liaison en rotation de la plaque supérieure 102 avec le moyeu central 111. La vis de réglage 122 est montée à rotation dans une chape 124 qui est solidaire de la plaque supérieure 102 de la platine d'entraînement, autour d'un axe horizontal tangentiel A2 (Voir figure 7).

En agissant sur la vis de réglage 122, on détermine la position angulaire du moyeu central 111 par rapport à la plaque supérieure 102, et aussi la position angulaire de l'extrémité intérieure 59 du ressort spiral de tarage 58 par rapport à la platine d'entraînement 200.

Le système de réglage à roue et vis sans fin 122-120 permet un réglage fin et continu de la valeur de l’effort de tarage.

Selon une variante non représentée, on peut prévoir un système de réglage à crans et cliquet, dont la manipulation peut être plus aisée et plus rapide.

Comme l'extrémité extérieure 57 du ressort spiral de tarage 58 est liée en rotation à la plaque supérieure 54 de la tête de déroulage 100, le ressort 58 agit pour rappeler angulairement la tête de déroulage 100 par rapport à la platine d'entraînement 200, dans le sens horaire en considérant les figues 3 et 7.

Enfin, verticalement au droit du plan horizontal dans lequel sont situés les galets 88 de pression, la platine d'entraînement 200 comporte une came de serrage en trois tronçons angulaires consécutifs 126.

Chaque tronçon angulaire 126 comporte un profil interne de came 128 qui est de forme cylindrique concave, légèrement excentré autour de l'axe central A1.

Ainsi, depuis l’axe central A1, le rayon d’un profil de came 128 augmente progressivement depuis une extrémité 130 - correspondant à un effort de freinage maximal Frmax exercé par la cartouche de freinage associée 300 - jusqu'à son autre extrémité 132 - correspondant à un effort de freinage minimal Frmin exercé par la cartouche de freinage associée 300.

Comme on peut le voir par exemple à la figure 8, lorsqu’aucun effort de traction n'est appliqué à la platine d'entraînement 200 par le fil à dérouler, chaque cartouche de freinage 300 est dans la position angulaire (par rapport au tronçon de came de serrage 126) dans laquelle elle exerce un effort maximal de serrage, c'est à dire que son galet de pression 88 est au droit de l'extrémité 130.

Cette position est déterminée par au moins un élément de butée (Non représenté aux figures 1 à 9) qui est par exemple interposé entre la tête de déroulage 100 et la platine d'entraînement 200. Ces deux ensembles sont rappelés en butée dans cette position angulaire relative par le ressort spiral 58 de tarage.

Pour l'entraînement en rotation de la platine d'entraînement 200 par rapport à la tête de déroulage 100, dans le sens horaire S2 (en considérant la figure 3) on lui applique un couple d'entraînement par l'intermédiaire du fil à dérouler.

A cet effet, entre les poulies 38 et 50, le fil passe successivement sur deux poulies d'entraînement 92 et 94 dont chacune est montée libre en rotation autour d'un axe vertical A3 parallèle à l'axe central A1.

Les deux axes A3 et les deux poulies sont diamétralement opposées par rapport à l'axe central A1.

Chaque poulie d'entraînement 92, 94 est montée à rotation sur l'extrémité supérieure 95 d'un pied vertical d'entraînement 96 qui est solidaire de la platine d'entraînement 200 et qui s'étend verticalement vers le haut depuis la plaque supérieure 102.

Grâce à la conception selon l'invention qui vient d'être décrite, les fonctions de freinage et de maîtrise de la tension sont séparées et il est ainsi possible de remédier aux inconvénients des conceptions selon l'état de la technique.

La maîtrise de la tension appliquée au fil F est assurée par le ressort spiral 58 de tarage.

Le recours à un tel type de ressort permet d’exercer un couple de rappel élastique dont la valeur est quasiment constante sur une grande plage angulaire. Ce type de ressort permet de plus de limiter les forces de frottement car les frottements entre les spires du ressort sont réduits.

La maîtrise du freinage est assurée par les patins de freinage 74 qui sont sollicités par les ressorts 90 de compression. Les patins de freinage 74 sont en pression sur une piste de freinage constituée par la surface cylindrique externe convexe du tronçon supérieur 24 de l'arbre fixe 18 qui est solidaire en rotation du corps de la bobine 10 de fil à dérouler. Plus les ressorts 90 sont comprimés plus le freinage est important.

Les deux fonctions de freinage et de maîtrise de la tension "agissent" conjointement.

Le freinage est asservi au moyen du ressort de tarage 58.

En position de repos (Dite position Pmax), c'est à dire lorsque aucun effort de traction T n'est appliqué au fil F, la valeur de l'effort de freinage exercé par les cartouches de freinage 300 est maximale. Pour avoir ces conditions au repos, il est nécessaire que la valeur du couple appliqué au ressort spiral de tarage 58 soit suffisante pour compenser le couple qu’exerce le/les ressort(s) 90 de compression du/des patin(s) de freinage 74 sur la/les piste(s) excentrique(s) 126-128.

En appliquant l'effort de traction T sur le fil en sortie, on applique un couple d'entraînement entre la platine d'entraînement 200 et la tête de déroulage 100.

La valeur de ce couple dépend du réglage du ressort spiral de tarage 58, ainsi que de la valeur du bras de levier dont dépend la position radiale des deux poulies d'entraînement 92 et 94. Le bras de levier ne dépend plus du diamètre de la bobine à dérouler. Il reste constant quel que soit le niveau de remplissage en fil à dérouler de la bobine.

On passe progressivement de la position angulaire Pmax vers une position intermédiaire en libérant progressivement les ressorts de compression. Ainsi la force de freinage diminue. On atteint un point précis pour lequel la force de freinage n’est plus suffisante pour empêcher l'ensemble - constitué de la tête de déroulage 100 et de platine d'entraînement 200 - de se mettre en rotation autour de la bobine 10. L'ensemble se met donc à tourner autour de la bobine tant que la traction sur le fil est active.

On appelle Pinter une position angulaire intermédiaire pour laquelle la valeur de l'effort de traction ou effort de tirage T (transformé en couple d'entraînement de la platine d'entraînement 200) compense exactement le couple appliqué au ressort spiral de tarage 58.

En cas d’usure des patins de freinage 74, de corrosion, de poussière, ou d’humidité, les moyens de freinage constitués par les cartouches de freinage 300 restent asservis par le ressort de tarage 58. Cela signifie que la position angulaire pour laquelle l'effort de traction T compense le couple appliqué au ressort de tarage 58 peut bouger ou varier au cours du temps, sans affecter la régulation de la tension appliquée au fil. L'ensemble se positionne angulairement au point d’équilibre entre l'effort de traction T et le couple de freinage.

En cas d’arrêt de déroulage du fil (Suite par exemple à l'arrêt du dispositif de tirage ou à une rupture du fil…), la tension du fil devient nulle et cela a pour effet de ne plus compenser le couple de rappel exercé par le ressort de tarage 58. Les moyens de freinage retrouvent alors instantanément leur position de repos pour laquelle l'effort de freinage et le couple de freinage qu'ils exercent ont une valeur maximale. L’inertie du dispositif est donc annihilée très rapidement.

Deuxième mode de réalisation : Petite bobine à faible inertie et dispositif de réglage de la tension du fil à dérouler

On décrira maintenant le second mode de réalisation illustré aux figures 10 à 14. Cette description sera faite essentiellement par comparaison et par différence par rapport au premier mode de réalisation qui vient d’être décrit en référence aux figures 1 à 9.

Ce second mode de réalisation concerne le réglage de la tension d’un fil à dérouler d’une petite bobine, de faible inertie (Notamment par comparaison avec la grande inertie de la bobine illustrée à la figure1).

Ainsi, la bobine 10 est montée tournante autour de son axe central A1 par rapport à la tête 100, dite de déroulage dans le premier mode de réalisation.

Le fil F de l’enroulement 14 est ici porté par le corps central tubulaire 11 de la bobine 10. A ses deux extrémités axiales opposées, la bobine 10 est délimitée par une joue axiale d’extrémité 12, 16.

Dans ce deuxième mode de réalisation, le déroulage du fil F entraîne la bobine 10 en rotation.

Le corps tubulaire central 11 de la bobine 10 est lié en rotation à un arbre central 18 du dispositif de déroulage.

En considérant la figure 12, et sans référence à la gravité terrestre, l’arbre 18 comporte un tronçon inférieur d’extrémité 22 dont la surface périphérique constitue la piste de freinage du dispositif. L’arbre 18 comporte aussi un tronçon supérieur d’extrémité 47 permettant le guidage en rotation de la tête 100.

Le déroulage du fil est effectué en faisant tourner la bobine 10 avec son arbre central 18 autour de l’axe central A1 par rapport à la tête 100.

La tête 100 comporte une chape guide-fil 30-44. L’axe de rotation de cette poulie 42 est parallèle à l’axe A1.

Avant d’atteindre la poulie 42, et comme cela sera expliqué par la suite, le fil F passe le long de deux poulies supplémentaires 92 et 94 appartenant au dispositif de réglage de la tension du fil à dérouler.

Lorsque l’on exerce un effort "T" de traction sur le fil F ayant quitté la poulie 42, on provoque la rotation de la bobine autour de l’arbre fixe 18, dans le sens du déroulage indiqué par la flèche « S2 » de la figure 10.

Comme on peut le voir notamment aux figures 10 à 12, une branche latérale 45 en forme de plaque, qui s’étend parallèlement à l’axe de rotation A1, est solidaire de la chape 30-44 avec laquelle elle est par exemple réalisé en une seule pièce.

A chacune de ses deux extrémités, la branche latérale 45 en forme de plaque comporte une plaque perpendiculaire à l’axe A1. Elle comporte ainsi une plaque horizontale d’extrémité supérieure 54 et une plaque horizontale d’extrémité inférieure 60.

Les deux plaques parallèles et opposées 54 et 60 reliées par la branche 45 constituent le corps de la tête de déroulage 100.

La plaque 54 d’extrémité supérieure porte le système de réglage de la tension du fil, tandis que la plaque 60 d’extrémité inférieure porte le système de freinage.

Une platine 63 est fixée sur la plaque inférieure 60 de la tête de déroulage 100. Elle est centrée autour de l’axe A1.

A sa partie inférieure, la platine 63 délimite un logement pour un roulement R1.

A sa partie supérieure, la platine 63 délimite trois logements 72 dont chacun loge et guide radialement une cartouche de freinage 300.

Chaque cartouche de freinage 300 comporte un patin radial interne de freinage 74 qui comporte une surface de freinage 76 qui coopère avec la surface cylindrique externe convexe du tronçon inférieur d’extrémité 24 de l'arbre tournant 18.

La platine 200 (Dite d’entraînement en référence au premier mode de réalisation) assure une fonction de régulation de la valeur de la tension appliquée au fil F.

La platine 200 comporte une platine horizontale supérieure 102, une platine horizontale inférieure 104 qui sont réparties axialement de part et d’autre de la bobine 100.

A leur périphérie radiale, les deux platines 102 et 104 sont reliées entre elles par les axes de rotation des deux poulies 92 et 94.

Ces axes de rotation sont deux pieds verticaux adjacents 96 qui sont agencés radialement à la périphérie des platines parallèles et opposées 102 et 104 et de la bobine tournante 10 (Voir figure 13).

La platine supérieure 102 comporte un trou central 108 qui loge un roulement supérieur R2 qui est interposé radialement entre la plaque platine 102 et le tronçon supérieur 47 de l’arbre 18.

La platine inférieure 104 comporte un trou central 110 qui loge un roulement inférieur R3 qui est interposé radialement entre la platine inférieure 104 et le tronçon inférieur 22 de l'arbre.

Le moyeu central 111 comporte un tronçon inférieur 114 et un tronçon supérieur 118.

Le tronçon inférieur 114 comporte une encoche 116 et il lie la platine supérieure 102 en rotation avec l’extrémité intérieure 59 du ressort de tarage 58.

Le moyeu central 111 est guidé en rotation par un roulement supérieur R0.

Le tronçon supérieur 118 est conformé en une couronne dentée 120 qui est apte à coopérer avec une vis de réglage 122 pour former un ensemble à roue et vis sans fin.

Le système de réglage à roue et vis sans fin 122-120 assure la liaison en rotation de la platine supérieure 102 avec le moyeu central 111.

La vis de réglage 122 est montée à rotation autour d'un axe horizontal tangentiel A2 dans une chape 124 qui est solidaire de la plaque supérieure 54.

En agissant sur la vis de réglage 122, on détermine la position angulaire du moyeu central 111 par rapport à la plaque supérieure 54. On détermine aussi la position angulaire de l'extrémité intérieure 59 du ressort spiral de tarage 58 par rapport à la tête 100.

Comme on peut le voir aux figures 11 et 14, la paroi périphérique annulaire 134 de la platine inférieure 104 de la platine 200 comporte une encoche 56 pour l’accrochage de l’extrémité extérieure 57 du ressort spiral de tarage 58.

Le ressort de tarage 58 s’étend dans un plan horizontal au-dessus de la face supérieure 53 de la plaque inférieure et en-dessous de la plaque inférieure 104 de la platine 200.

La platine 200 comporte une came de serrage réalisée en trois tronçons angulaires consécutifs 126 (ici en une seule pièce).

La came constitue la paroi périphérique annulaire de la plaque inférieure 104.

A la figure 13, chaque cartouche 300 est représentée dans une position angulaire intermédiaire en cours de du fil F.

Dans cette position, dite position Pinter, la valeur de l'effort de traction ou effort de tirage T (transformé en couple d'entraînement par la platine 200) compense exactement le couple appliqué au ressort spiral de tarage 58.

Au repos, chaque cartouche de freinage 300 est dans la position angulaire (par rapport au tronçon de came de serrage 126) dans laquelle elle exerce un effort maximal de serrage.

C'est à dire que le galet de pression 88 est au droit de l'extrémité 130 du profil de came. Cette position angulaire est ici déterminée par un pion de butée 105 (Représenté aux figures 11 et 13) qui (sous l’action de rappel du ressort spiral de tarage 58) est apte à coopérer avec un bord 43 de la branche latérale 45 de la tête 100.

On applique un couple d'entraînement en rotation de la platine 200 par rapport à la tête 100, dans le sens horaire S2 (en considérant la figure 13) par l'intermédiaire du fil F à dérouler.

A cet effet, le fil passe successivement sur deux poulies d'entraînement 92 et 94 dont chacune est montée libre en rotation autour d'un axe vertical A3 parallèle à l'axe central A1.

Chaque poulie d'entraînement 92, 94 est montée libre en rotation sur un pied vertical d'entraînement 96 qui est solidaire de la platine 200.

En appliquant un effort de traction T sur le fil en sortie, on applique un couple d'entraînement de la platine 200 par rapport à la tête 100 par l’intermédiaire des poulies 92 et 94.

La valeur de ce couple dépend du réglage du ressort spiral de tarage 58, ainsi que de la valeur du bras de levier dont dépend la position radiale des deux poulies d'entraînement 92 et 94.

Claims (13)

1. Dispositif de réglage de la tension d’un fil (F) qui est déroulé d’une bobine (10) et qui est passé dans un bras guide-fil (30) qui, sous l’effet d’un effort de traction (T) appliqué au fil (F), tourne par rapport à l’axe central (A1) de la bobine (10),
   caractérisé en ce qu’il comporte :
   - une tête de déroulage (100) qui est tournante par rapport à la bobine (10) et qui porte le bras guide-fil (30) qui lui est lié en rotation ;
   - une platine (200) d’entraînement en rotation de la tête de déroulage (100) par rapport à un arbre fixe (18, 22) lié en rotation au corps (12) de la bobine (10), qui :
   -- est pivotante par rapport à la tête de déroulage (100) ;
   -- est liée en rotation à la tête de déroulage (100) par un ressort (58) de tarage de la tension du fil (F) à dérouler qui est interposé entre la platine d’entraînement (200) et la tête de déroulage (100) ;
   -- et est entraînée en rotation par le fil (F) sous l’effet de l’effort de traction (T) appliqué au fil (F) ;
   - au moins un frein (300) qui est interposé entre la platine d’entraînement (200) et ledit arbre fixe (18) et dont la valeur de l’effort de freinage qu’il applique à la platine d’entraînement (200) dépend de la position angulaire de la platine d’entraînement (200) par rapport à la tête de déroulage (100).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur dudit effort de freinage varie progressivement entre :
   - une valeur maximale correspondant à une position angulaire maximale de repos de la platine d’entraînement (200) par rapport à la tête de déroulage (100) vers laquelle elle est rappelée élastiquement par le ressort de tarage (58) et dans laquelle elle est bloquée en rotation par rapport à l’arbre fixe (18) ;
   - une valeur minimale correspondant à une position angulaire minimale de travail de la platine d’entraînement (200) par rapport à la tête de déroulage (100) dans laquelle elle est libre de tourner par rapport à l’arbre fixe (18) sans aucun effort de freinage.
3. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte un système (120, 122) de réglage, continu ou par paliers, de la valeur de l’effort de rappel exercé par le ressort de tarage (58) pour régler la valeur de la tension appliquée au fil (F) déroulé de la bobine (10).
4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort de tarage (58) est un ressort spiral dont une première extrémité (57) est reliée à la tête de déroulage (100) et dont la deuxième extrémité (59) est reliée à la platine d’entraînement (200).
5. Dispositif selon la revendication 4 prise en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que ledit système de réglage (120, 122) permet de faire varier la position angulaire de ladite deuxième extrémité (59) par rapport à la platine d'entraînement (200).
6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un frein (300) agit radialement entre l’arbre fixe (18, 24) et la platine d’entraînement (200).
7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit au moins un frein (300) comporte un galet (88) de pression qui est sollicité élastiquement en appui contre un profil (128) de came (126) de serrage porté par la platine d’entraînement (200).
8. Dispositif selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit au moins un frein (300) est réalisé sous la forme d’une cartouche de freinage qui est agencée dans un logement (72) de la tête de déroulage (100) qui est ouvert à ses deux extrémités radiales opposées.
9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte plusieurs freins (300) répartis angulairement, dont chacun est interposé entre la platine d’entraînement (200) et l’arbre fixe (18, 24) et dont la valeur de l’effort de freinage qu’il applique à la platine d’entraînement (200) dépend de la position angulaire de la platine d’entraînement (200) par rapport à la tête de déroulage (100).
10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la platine d’entraînement (200) porte au moins une paire de poulies (92, 94) d’entraînement sur lesquelles passe le fil (F) à dérouler pour entraîner la platine d’entraînement (200) en rotation par rapport à la tête de déroulage (100), et en ce que le passage du fil sur la paire de poulies (92, 94) produit un couple d’entraînement résultant de l’effort de traction (T) appliqué au fil (F) à dérouler.
11. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque poulie d'entraînement (92, 94) est montée tournante sur la platine d’entraînement (200) autour d’un axe (A3) parallèle à l’axe de la platine d’entraînement (200), et en ce que les deux axes des poulies d'entraînement (92) sont diamétralement opposées par rapport à l’axe central (A1) de la platine d’entraînement (200).
12. Ensemble comportant une bobine (10) de fil à dérouler de grande inertie et un dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bobine (10) est fixe et la tête de déroulage (100) et le bras guide-fil (30) qui lui est lié en rotation tournent autour de l’axe (A1) de la bobine (10).
13. Ensemble comportant une bobine de fil à dérouler de faible inertie et un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la tête de déroulage (100) et le bras guide-fil (30) qui lui est lié en rotation sont fixes et dans lequel la bobine (10) tourne autour de l’axe (A1) de la tête de déroulage (100).