WO2004067426A1 - Bobinoir a courses decouplees pour fibres thermoplastiques - Google Patents

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WO2004067426A1
WO2004067426A1 PCT/FR2004/000137 FR2004000137W WO2004067426A1 WO 2004067426 A1 WO2004067426 A1 WO 2004067426A1 FR 2004000137 W FR2004000137 W FR 2004000137W WO 2004067426 A1 WO2004067426 A1 WO 2004067426A1
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winder
axis
positioning
rotation
spindle
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PCT/FR2004/000137
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Christophe Naulet
Jean-Marc Bouvier
Jérôme VOLLET
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Saint-Gobain Vetrotex France S.A.
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    • B65H2701/312—Fibreglass strands
    • B65H2701/3122—Fibreglass strands extruded from spinnerets

Definitions

  • the present invention relates to a device for ensuring the stretching and winding of thermoplastic son, in particular glass.
  • 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 relating to reinforcement.
  • the cake-making is carried out using winders, which, as their name suggests, are responsible for winding the glass strands at very high speed (approximately 10 to 50 meters per second) which have been previously sized .
  • winders ensure 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 wire, in particular the title expressed in tex (the tex being the weight in grams of 1000 meters fibers or yarns).
  • the speed of the winding member of the winder is controlled so as to ensure a linear winding speed of the wire constant although its angular speed varies, this speed control being achieved by decreasing the speed of rotation of the spindle which supports the cake as a function of the increase in its diameter.
  • Another important parameter which conditions the obtaining of a cake of optimum quality consists in its ability to be easily rolled out, without the presence of loops, parasitic knots, with limitation of friction.
  • This aptitude for unwinding is determined by the nature of the construction law (which determines the magnification of the cake) which has been generated by the winder during the formation of the cake.
  • This building law incorporates many parameters, one of the most important of which is the crossover ratio, often called RC and the thread title.
  • the winders of the prior art generate a kinematics or a particular race for the thread from the combination of two movements: a first movement which prints a primary race for the thread and a second movement which prints a secondary stroke on the wire, the first and second movements are generally applied by a single organ with combined movement which is more generally known by the name of an embedding device.
  • RC cross ratio
  • These known winders essentially consist of a chassis generally positioned below a die, this chassis supporting the crisscrossing 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.
  • an embedding device comprises a member shaped as a helix, this helix movable in rotation about an axis makes it possible to position the wire on the spindle in rotation, the movement imparted by the propeller consisting essentially of a movement of oscillations or beats only over a portion of the length of the cake, this movement constituting the primary stroke.
  • the propeller or any other equivalent device such as in particular a cursor movable linearly within a groove, can describe all or part of the length of the cake.
  • the propeller is mounted movable in a relatively slow movement back and forth in translation on a shaft integral with the chassis and parallel to the axis of the spindle, this second translational movement imparting 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 stationary point generally located in downstream of the die, in a cone whose opening substantially embraces the total length of the cake.
  • dies comprising a large number of holes (typically several thousand).
  • the use of these dies requires dividing the die into several plies of filaments and associating several plies (at least two) on the same spindle axis of a winder, so as to thus carry out the drawing and winding multiple cakes simultaneously.
  • the present invention therefore aims to overcome these drawbacks by proposing a winding device or winder which minimizes the differences in lengths and voltages, regardless of the winding capacity of the winder.
  • the winder essentially consisting of a frame, this frame comprising at least two pins fixed to a barrel, said pins being on the one hand, adapted to support at least one cake, and on the other hand, movable in rotation around a first axis substantially perpendicular to the diameter of the cake, and at least one positioning and guiding device suitable for positioning and guiding at least one wire on the rotating pins, said barrel being mounted movable in rotation relative to the chassis according to a third axis of rotation substantially parallel to the first axis, characterized in that the pins are mounted movable linearly along the first axis of rotation or in that the chassis cooperates with the barrel by means of an indexing device making it possible to control the position of said barrel relative to said chassis.
  • This aptitude for winding and unwinding the wires is optimal by continuously controlling the position and / or the angular speed of the barrel which supports the pins, this control being able to be carried out indifferently depending on whether or not there is decoupling between the movements. of the primary travel of the wire positioning and guiding device and the movements of the secondary travel of the spindle.
  • the positioning and guiding device is essentially constituted by at least one propeller mounted mobile in rotation about the second axis
  • the positioning and guiding device is essentially constituted by at least one wheel provided with at least one groove, this groove being adapted to position and guide at least one wire, said wheel being movable in rotation about a second axis substantially parallel to the first axis
  • - the positioning and guiding device is essentially constituted by at least one cursor, said cursor being adapted to position and guide at least one wire and move linearly along a second axis substantially parallel to the first axis
  • the indexing device is adapted to continuously modify the angular position of the barrel relative to the chassis, as a function of the variation of the external diameter of the cake so as to permanently control the path of the wire between its point of exit from the positioning and guiding device and its point of contact on the periphery of the cake
  • the spindle is rotated by a kinematic chain comprising a motor integrated in said spindle,
  • the winding machine comprises a wire driving device or wire puller essentially constituted by at least two motorized rollers, the drawing device being fixed to the chassis of said winding machine,
  • the winder includes a straight ejector adapted to position the wires at the end of the spindle,
  • the winder comprises a device for retracting the wires suitable for gripping and moving the wires between a first position in which the wires are engaged with the device for positioning and guiding the wires and a second position in which the wires are retracted from said positioning and guiding device,
  • the spindle and its drive motor are integral with a linear actuator, said actuator being adapted to ensure the movement back and forth of said spindle,
  • the winder comprises a control and command device making it possible in particular to ensure speed and / or position regulation between the primary stroke movement of the positioning and guiding device and the secondary stroke movement of at least one some pins.
  • FIGS. 1a and 1b are respectively schematic front and side views of a winder according to the invention
  • FIG. 1 is a front view of the winder in the standby state
  • FIGS. 3a and 3b are front views of the winder in a recovery state
  • FIG. 4 is a front view of the winder in a winding state.
  • a winder 1 according to the invention illustrated in FIGS. 1a and 1b, it comprises a metal frame 2 obtained by a mechanical-welding technique of metal elements previously machined or available as standard in the trade.
  • This chassis 2 essentially comprises a substantially rectangular base 3 resting on feet judiciously placed so as to correspond to the size or the spacing of the forks of a pallet truck or of a similar handling device in order to facilitate the installation of this winder. in a fiberizing position.
  • this closed structure 4 On this base is assembled a closed structure 4 partially covered which is intended to receive all the components necessary for the operation of the winder 1.
  • this closed structure shaped in a cabinet is provided with control devices and of control necessary for the various regulations of the various members which will be described later in the present description, of networks, hydraulic, electrical, of compressed air, and of other fluids necessary for the operation of said members
  • On the closed structure 4 cooperates a barrel 5 which protrudes laterally.
  • This barrel 5 is mounted movable in rotation around 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 planned to motorize this barrel 5 so that it can describe and index a plurality of angular positions relative to the chassis 2, during the winding of the cakes.
  • this barrel 5 constitutes a pin support assembly.
  • the barrel 5 has two pins 6, 7, according to diametrically opposite positions (a barrel could be designed comprising at least three, four pins, or even more, depending on the size available and the capacities of the die positioned upstream).
  • the barrel 5 makes it possible to bring a spindle previously discharged and provided with at least one blank cuff (within the meaning of the invention, a cuff is a support made of plastic or cardboard which is intended to receive the 'winding of wires or cake) in the winding position and another spindle with its full cuffs in the unloading position by 180 ° rotations (if the barrel has two pins, as shown in the examples).
  • a cuff is a support made of plastic or cardboard which is intended to receive the 'winding of wires or cake
  • Each of the pins 6, 7 secured to the barrel 5 constitutes a rotating assembly adapted to wind the wire on a cuff previously introduced on the sheath or the nose of the pin. This winding takes place along 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 perform a back and forth stroke parallel to the first axis of rotation. This back and forth movement is caused by a motorized actuator with linear movement (ball screw for example) secured on the one hand, to the barrel or the chassis and on the other hand, to the body of the spindle.
  • a motorized actuator with linear movement ball screw for example
  • the device 8 for positioning and guiding the wire on the spindle 6 or 7.
  • the device 8 for positioning and guiding the wire on the spindle 6 or 7.
  • it is a propeller.
  • This propeller is driven in rotation by a drive member, around a shaft coaxial with a second axis substantially parallel to those previously mentioned.
  • the speed of rotation of the propeller drive member is regulated according to the law of construction of the cake, and provision is made for these monitoring and control devices to be integrated within the structure 2 forming a frame.
  • the propeller support shaft will include a propeller train, the number of which will be equal to the number of cakes you want.
  • the rotational movement of the propeller is reflected at the level of the wire by a movement of oscillations or beats whose amplitude and frequency are adjustable according to the values of the desired crossing ratio.
  • the frequency is determined as a function of the speed of rotation and the amplitude is a function of the geometry of the propeller.
  • It 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 movable in rotation around a second axis substantially parallel to the first axis.
  • the latter performs a so-called primary stroke movement and operates in speed and possibly position regulation with the back and forth of the spindle 6 or 7 which constitutes the so-called secondary stroke movement.
  • the primary and secondary strokes of the winder 1 are decoupled. It is possible to obtain a wide range of construction laws and crossover ratios, thus making it possible to manufacture large mass cakes (between 25 and 50 kg, or even more), of very precise construction, which favors the unfolding.
  • a thread puller 9 is a drive assembly of the wire which is used during the recovery, the recovery being a transient phase prior to a winding phase.
  • the wire is stretched by a train of motorized rollers, with smooth walls or in reliefs (the wires are brought to operating conditions compatible with the taking 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 straight ejector 11, these protrude laterally with respect to the closed structure 2 and vertically above the barrel 5.
  • the rotary ejector 10 or the retraction device is constituted by an articulated arm at one of its ends at the level of the closed structure of the frame 2, its free end is suitable for gripping and moving the wires between a first position in which the wires are engaged with the device for positioning and guiding the wire 8 (the propeller for example) and a second position in which the wires are retracted relative to said positioning and guide device 8.
  • the angular movement of the 'rotary ejector 10 is produced during the change of spindle 6 or 7 (180 ° pivoting of barrel 5).
  • the right ejector 11 is, as its name indicates, a substantially straight arm. Projecting laterally like 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 maintains the wire above the spindle nose 6 or 7 during the restart. This working position is also occupied during a transfer operation (rotation of the barrel, and passage from a spit with rolled cakes, to a spit with empty cuffs). In the vicinity of the device for positioning and guiding the wire 8 (helix for example) is positioned a cleaning member (not visible in the figures) of said positioning device by spraying a pressurized fluid.
  • Figures 2, 3a, 3b, 4 illustrate the different states that the winder can occupy.
  • the winder 1 is in the standby state.
  • the wires descend from the bottom of the die and fall vertically into a waste bin. These wires escape the winder passing to the right of the pins 6 or 7.
  • FIGS. 3a and 3b the winder 1 is in the revival state.
  • Each of pins 6 or 7 is provided with blank cuffs (generally two or three juxtaposed).
  • the operator grasps the wires which open out from the bottom of the die and directs them towards the wire puller 9.
  • the drive rollers of the wire puller 9 grip the wires and stretch the wires until they are brought up to conditions conducive to starting (Figure 3a)
  • the right ejector 11 is in the working position in order to allow the engagement of the wires within hooks or the like present at the end and at the periphery of the spindle nose 6 or 7.
  • the spindle 6 or 7 motor which is provided with the cuffs is started and the device for controlling and controlling the primary and secondary strokes, and of the position of the barrel, is initialized (realization of the construction law) .
  • FIG. 4 illustrates the winding state.
  • the spindle has reached its initial winding speed.
  • the right ejector 11 is in the retracted position (rest state) and the rotary ejector 10 makes an angular movement so as to bring the wires into contact with the positioning and guiding device 8 of the wires (helix for example) so as to what it can generate its primary stroke.
  • the barrel 5 performs an angular correction by rotation and indexing of its angular position around its axis so as to distance the spindle " active ”- the one where the device is wound - of the periphery of the wire positioning and guiding device, so as to maintain a controlled geometry.
  • the winding is active, the primary stroke and secondary stroke movements, as well as the control of the position and / or the angular speed of the barrel, are controlled by the control and command device in order to comply with the construction law. .
  • This is made possible by the use of digital technology which makes it possible to control all the actuators in position and / or speed.

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Abstract

Bobinoir (1) essentiellement constitué d'un châssis (2), ce châssis comportant au moins une broche (6, 7) adaptée pour supporter au moins un gâteau, ladite broche (6, 7) étant mobile en rotation autour d'un premier axe sensiblement perpendiculaire au diamètre du gâteau, et au moins un dispositif (8) de positionnement et de guidage adapté pour positionner et guider au moins un fil sur la broche (6, 7) en rotation, caractérisé en ce que la broche (6, 7) est montée mobile linéairement suivant le premier axe de rotation.

Description

BOBINOIR A COURSES DECOUPLEES POUR FIBRES THERMOPLASTIQUES
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 nœuds 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.
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.
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 adapté pour positionner et guider au moins un 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 ou en ce que le châssis coopère avec le barillet à l'aide d'un dispositif d'indexation permettant de contrôler la position dudit barillet par rapport audit châssis.
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 d'un 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 un 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,
- la broche est mue en rotation par l'intermédiaire d'une chaîne cinématique comportant un moteur intégré dans ladite broche,
- 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 ejecteur rotatif 10 et au moins un ejecteur 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

REVENDICATIONS 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 adapté pour positionner et guider au moins un 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, ou 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).
2. 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 hélice montée mobile en rotation autour d'un deuxième axe sensiblement parallèle audit premier axe.
3. 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 d'un deuxième axe sensiblement parallèle au 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 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.
5. Bobinoir (1 ) selon la revendication 1 , 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. 2004/067426
13
6. Bobinoir (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la broche (6, 7) est mue en rotation par l'intermédiaire d'une chaîne cinématique comportant un moteur intégré dans ladite broche.
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 ejecteur 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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