Brevet FR2038096A1 — publié le 19710108

- 1 - La présente invention se rapporte à un appareil servant à manipuler et essayer un fil métallique ainsi que d'autres matières allongées. On peut effectuer un essai sur un .tronçon de grande lon-5 gueur de fil métallique pour s'assurer qu'il présente au moins-une résistance à la "traction prédéterminée en faisant passer le fil le long d'un trajet où il est soumis à une tract-ion intense prédéterminée. Un tel essai est de préférence effectué au cours d'une autre opération de manipulation quelconque, par exemple 10 pendant la fabrication lorsque le fil -est enroulé pour former des bobines ou pendant 1'enroulement du fil provenant d'une bobine d'alimentation sur un produit d'utilisation final tel que la bobine d'un enroulement. Cependant, la traction d'essai est en général beaucoup plus élevée que la- tension qui.peut être appli-15 quée à -une bobine d'alimentation ou à une autre source de fil ou qui peut être appliquée à la bobine de l'enroulement ou à tout autre moyen recevant le fil. En conséquence, la présenté invention a pour but de fournir : ' • 20 - un appareil facilitant l'essai à la traction de sec- r tions de grande longueur de fiUs métalliques ou d'éléments sembla-blables. - un appareil permettant de soumettre un fil se déplaçant d'une manière continue à une traction intense sans soumet-25 tre la source de fil ni le moyen le recevant à la> tension intense du fil. Suivant la présente invention, un appareil servant à essayer un fil ou une autre matière allongée appliqué une traction intense à une petite longueur du fil sans soumettre le reste 30 . de ce dernier à cette tension intense. -L'appareil comprend une poulie principale munie .au moins de deux gorges et une poulie libre servant à faire passer le fil sous là. forme d'une boucle d'une première gorge de la poulie principale à son autre gorge. Des guides servent à guider le fil pour l'amener à la poulie 35 principale ou l'en écarter afin d'assurer sur cette dernière un angle d'enroulement important, par exemple de 180° autour de chacune des gorges de la poulie principale, avant que le fil ne passe à la poulie libre. La poulie libre est tirée à l'écart de la poulie principale par une force d'essai élevée. Ceci a pour résultat 40 de former une boucle de fil qui s'étend de la poulie principale, 69 45726 - 2 - 2038096 passe autour de la poulie libre e.t est soumise à une tension .d'essai intense. Cependant, il n'existe qu'une faible traction ou tension dans le fil,qui pénètre initialement sur la poulie principale et qui la quitte finalement; 11- existe une diffé-5 rence de tension importante sans que. le fil ne glisse sur les gorges de la poulie principale du fait de l'angle d'enroulement important,par exemple t80°, que fait le fil autour de chacune des gorges de la poulie. • D'autres avantages et caractéristiques de la présente 10 invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des de s s.ins-annexés qui donnent à titre explicatif, mais nullement .limitatif, plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins, 15 La Fig; 1 est une vue èn perspective, d'un appareil d'essai d'un fil,- suivant la présente invention . La Fig. 2 est une vue en perspective partielle d'un appareil d' essai d'un fil, suivant un autre mode de réalisation de l'intention ; 20 La Fig. 3 est une vue en. coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2 ; La Fig, 4 est ume vue de face d'un appareil d'essai pour fil construit suivant un autre mode de réalisation de 1'invention ; 25 La Fig. 5 est une vue.en plan de l'appareil de la Fig. 4 ; et . . La Fig. 6 est une vue de face partielle-d'un autre mode de réalisation, de l'invention qui peut être utilisé pour appliquer des efforts de flexion au. fil. • 30 La Fig. 1 représente, un appareil d'essai servant à sou mettre un fil 10 qui est continuellement en mouvement, à une ten-, sion ou traction d'essai qui fait rompre, toute partie faible du fil. Un .exemple de cas où un tel essai ,peut être effectué se présente lorsqu'on fait passer un fil de-, commande d'une grosse 35 bobine d'alimentation sur la bobine, d'un enroulement qui doit être disposé, dans un appareil de lancement d'un missile. Un tel fil se déroule derrière le missile et transmet des signaux qui servent à diriger le missile vers, la cible. Bien qu'un essai de qualité précédent :ait été effectué, un essai de traction finals 40 est considéré comme étant souhaitable. Une; charge d?essai de 69 45726 - 3 - 2038096 traction intense pourrait être appliqué au-fil simplement en l'enroulant serré sur la "bobine. Cependant, une tension relativement faible par exemple de 226 grammes, doit être utilisée pour enrouler le fil sur la bobine afin de pouvoir l'utiliser S w facilement, et également pour enlever le fil de la bobine d'ali- mention et éviter des arrêts. L'appareil d'essai du fil selon la présente invention soumet un tronçon du fil en mouvement à une tension ou traction d'essai intense par exemple de 2,26 kg, mais 10 n'applique pas cette tension au reste du fil. L'appareil d'esai comprend un bâti 12 muni de quatre roues ou poulies 14, 16, 18 et 20. Toutes les poulies sont des poulies folles, aucun moteur n'étant nécessaire pour faire fonctionner ce mode de réalisation de l'invention. La poulie 18 est 15 la poulie principale qui est montée de manière à tourner sur un arbre 22 fixé au bâti. La poulie 20 est une poulie "libre", qui est montée sur un arbre 24. L'arbre 24 est maintenu par un montage 26 qui est libre de se déplacer en se rapprochant et en s'écartant de la poulie principale. Un poids 28 tire la poulie libre à 20 l'écart de la poulie principale afin de soumettre la boucle de fil qui s'étend entre elles à une charge de tension élevée. Les poulies 14 et 16 sont des poulies de guidage servant à guider le fil dans la direction de la poulie principale et à l'écart de celle-ci, ces poulies étant montées de manière à tourner sur des 25 arbres 30 et 32 qui sont fixés au bâti. La poulie principale comporte deux gorges parallèles 34 et 36, tandis que les autres poulies 14, 16 et 20 ne comportent, qu'une seule gorge 38, 40 et 42, respectivement. Le fil 10 part de la bobine d'alimentation autour de la poulie de 30 guidage 14, s'enroule ensuite suivant un arc de 180° autour de la première gorge 34 de la poulie principale, passe en suite autour de la poulie libre 20, puis s'enroule suivant un arc de 180° autour de la seconde gorge 36 de la poulie principale et passe ensuite autour de la poulie de-guidage 16 pour al-35 1er à la bobine de l'enroulement. Il convient de noter que les axes de rotation de la poulie principale 18 et de la poulie libre 20 ne sont pas parallèles, du fait que la poulie libre doit diriger le fil entre les deux gorges de la poulie principale. Le poids 28 qui est fixé au montage, place la section 40 de fil 101, qui s'étend entre la poulie principale et la poulie 69 45726 - 4 - 2038096 libre, sous la tension d'essai. Le fil qui passe en 101' subit "une tension égale à 1/2 T qui est la moitié de la force T appliquée par le poids 28 (augmentée du poids du montage et dé la poulie) à la poulie libre. Les parties du fil qui s'étendent depuis la 5 bobine d'alimentation autour de la poulie de guidage 14, etr-jusqu'à la poulie principale î8, sont toutes sous la tension relativement faible qui est utilisée pour 1'enroulement.De même, les parties du fil qui s'étendent de la poulie principale autour de la poulie de guidage 16 et qui vont à la bobine de l'enroulement sont. 10 sous, une tension faible-qui est approximativement égale à la ien-• sion du fil qui passe autour de l'autre poulie de guidage 14. La seule différence ^tensions entre celle-du-fil qui entre dans l'appareil de tension et celle du fil qui le quitte est la différence de tension, nécessaire pour surmonter la friction présentée par les 15 quatre poulies de.l'appareil d'essai, laquëlle est très faible. La grande -différence cb tension entre la partie tOM du fil c'est à dire celle qui se rapproche de la poulie principale et la partie 101 c'est à dire celle "qui quitte la première gorge 34 de la poulie principale tend à faire glisser le fil sur cette der-20 nière. Ce glissement reçoit l'opposition de la friction qui existe entre le fil et la première gorge de la poulie principale»- La différence de. tension qui peut être admise est approximativement celle u ô qui est donnée par la formule bien connue = e , ou . F£ est la tensions du fil après qu'il a quitté la poulie (qui est 25 de 2,26 kg dans l'exemple ci-dessus), F^ est la tension du. fil avant qu'il ne pénètre sur la poulie (qui est de 0,226 kg 69 45726 - 5 - 2038096 ble. de tension du fil autour delà, poulie 20. En conséquence, au lieu d'utiliser un élément tournant ccssie poulie - libre ou comme moyen libre venant en prise avec le fil, on peut utiliser un élé-: ment glissant. Un tel élément glissant est de préférence un élé-5 ment-à faible frottement^ et il. peut- êtr'e réalisé eri dés matières telles que du "Téflon" pour des applications à faibiè puissance ou bien en saphir synthétique-poli pour des applications nécessitant une longue résistance à 1'usure. ' - Lorsqu'on utilise l'appareil servant à essayer le fil, 10 ce dernier tend à présenter/an certain fluage sur les gorges . 34 et 36 de la poulie principale ce qui produit un allongement continuel de la boucle de fil -101 qui-s'éirend depuis la poulie principale jusqu'à la poulie libre 20. Ceci est dû à la variation •de tension autour des gorges de la poulie principale qui est aeconi-15 ■ pannée par une variation d'allongement. Dans l'appareil de la Fig. 1, l'allongement de la partie 101 de la boucle oblige en général .à ménager une distance importante en-dessous du poids 28 pour lui permettre de descendre, et oblige à lever le poids et à tirer le -fil pour réduire la longueur de la boucle après une période 20. d'utilisation d'une certaine durée. ' ' " La Fig. 2 représente un autre mode de réalisation de l'invention qui permet d'obtenir un-rapport important entre-la tension d'essai et la tension, du fil à la fois lorsqu'il pénètre . intialement dans 1 'appaieLl et lorsqu'il-le quitte finalement. Bien 25 qu'un rapport élevé des tensions puisse être maintenu sans glissement en -utilisant une poulie principale comportant dans les gorges un caoutchouc tendre, une .telle matière s'use en général rapide-. ment, et le rapport des tensions est encore . limité à un niveau . modéré.. L'appareil représenté" sur la Fig. 2 permet d'utiliser un 30. rapport élevé .avec des poulies" dont le coefficient de' frottement n'est que. modéré. ; - - : ~ : ■- ' Dans l^appareil. de la Fig. 2., le -fil; 50 se déplace autour des sept poulies d'une machine' à ressayè'r le fil. Les poulies comprennent deux poulies de guidage 52 et 54 servant à guider le fil 3.5 qui pénètre dans lrappareil et qui en 'sort, deux pouliés principales. 56 et 58 qui reçoivent le-fil des poulies de guidage et trois poulies libres 60, .62 et 64. Les-poulies de guidage 5 2 et 54 ainsi que les poulies principales 56. et 58 sont montées de manière à tourner librement sur un bâti, le bâti n'étant pas représenté afin 40 de rendre la figure plus claire. Les poulies principales 56 et 58 69 45726 - 6 - 2038096 sont: fixées de '■nièu.ièrê à' toteà'er sur tua arbre 66 de sorte qu'elles tournent ensèmbl'e, l'arbre 66 étant monté de manière tourner sur le bâti. Lès poulies libres 60, 62 et 64 sont montées 'de manière à'-tourner sur des montages'individuels, du type 5- représenté en 26 sur la Fig. V, leur permettant de ab rapprocher et de s'écarter des poulies principales. Des moyens de solliei-• ta-tion tels que des poids ou des ressorts^ sont reliés aux montages afin' de tirer l'es poulies libres à l'écart des poulies principales, les moyens de sollicitation étant indiqués par des flèches 10 68, 70 et 72 pour les poulies 60, 64 et 62, respectivement. En partant de la source de fil, le fil 50 suit un trajet passant -autour de la poulie de guidage 52, ensuite suivant un angle de 180° autour d'une première gôrge 74 d'une poulie principale, puis autour de la poulie libre 60, puis suivant un 15 arc de 180° autour d'une seconde gorge 76 de la poulie principale. Le fil continue alors en passant autour de la poulie libre principale 62, puis s'enroule sur 1-80° autour de la troisième gorge 78 d'une poulie principale et autour de la poulie libre 64, puis suivant un arc de 180° autour d'une quatrième gorge 80 20 d'une poulie principale et ii passe ensuite autour de la poulie de guidage 54 pour aller au moyen le recevant. Les poulies libres 60 et 64 sont disposées entre les poulies libres qui servent à " élever ou' abaisser la tension du fil jusqu'à un niveau intermédiaire entre la tension~3aplus faible qui exiëte à l'endroit 25 des poulies de guidage 52 et 54 et la tension la plus élevée qui existe-à l'endroit de la poulie libre principale 62. De cette manière, les parties 50L et 50M du fil qui se trouvent à l'endroit dés poulies de guidage 52 ët 54 sont à une faible tension, par exemple de 0,226 kg. Les parties 50N "et 50P du fil qui se 30 trouvent sur lès poulies libres'intermédiaires 60 et 64sont à une tension intermédiaire, pai1 exemple de'0,68' kg qui peut être ^>pliquée en utilisant des poids en 68 et 70 de 1,36 kg chacun. La partie 50Q du fil qui se trouve à 1 ' èïfLr oit de la poulie libre principale subit la tension d'essai par exemple de 2,26kg, 35 ce qui peut être réalisé en appliquant un poids dë~5,52 kg en 72. ' Dans l'appareil de la Fig. 2, il se produit un fluage du fil■sur les poulies principales 58 et 56, ee qui tend à faire -• augmenter la longueur de la partie 50Q de la boucle de fil qui 40 s'étend jusqu'à la poulie libre principale 62. Il peut se pro- 69 45726 -1 - 2038096 duire également une tendance au fluage dans les parties 50N et 50P du fil qui s'étendent autour des poulies libres intermédiaires. Si la charge intermédiaire 68 est faible, de sorte que le fluage est plus rapide à l'endroit de .la gorge 76 que dans la gorge 74,la 5 poulie libre intermédiaire 60 tend à monter vers la poulie principale 56. Si la charge intermédiaire 68 est importante, de sorte que le fluage est plus lent dans, la gorge 76 que dans la gorge 74, la.poulie libre intermédiaire 60 a tendance à descendre en s'écar-tant de la poulie principale 56. Si 3apoulie intermédiaire 60 est 10 montée de façon à tourner, à une. distance fixe et déterminée de la poulie principale 56, la charge.intermédiaire se règle d'elle-même., et recherche une valeur se traduisant par des.taux de fluage égaux dans les gorges 74 et 76 de la poulie principale. De cette manière, les incréments de tension qui. sont associés à ces deux 15 passages sur-la poulie principale sont approximativement égaux. L'utilisation des poulies intermédiaires permet d'augmenter l'angle d'enroulement effectif sur la poulie principale, et d'obtenir un rapport de tensions plus élevé avec un coefficient de frottement donné. Elle permet d'éviter tout glissement latéral ainsi 20 que l'abrasion qui est propre à un cabestan classique à enroulements multiples où il n'existe aucune gorge distincte. Une technique supplémentaire permettant d'augmenter le rapport des tensions dans la poulie principale consiste à utili-' ser une gorge de forme triangulaire. La Fig. 3 représente la forme 25 triangulaire des gorges de la poulie 56. La gorge de forme triangulaire permet d'augmenter la force normale qui agit entre le fil, ou tout autre élémen.t rond, et les côtés de la poulie avec lesquels il vient en contact. Cette force normale* peut être augmentée en faisant diminuer l'angle A de la gorge, de façon à 30 accroître le coefficient effectif de frottement. Cependant, si on .diminue l'angle jusqu'à ce qu'il soit très étroit, le fil tend à être emprisonné dans la . gorge triangulaire ou à être abîmé par -la force normale ainsi aecrue, La poulie comportant des gorges triangulaire peut -être construite sous la forme d'une pile de dis-35 ques 56x, 56y et. 56z, comportant chacun, des bords en biseaux, on le voit sur la Fig. 3. Ce modèle facilite une fabrication précise et. permet de démonter la poulie pour la nettoyer. Les Fig. 4 et 5.représentent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel des dispositions sont prises pour 40 rattraper les allongements de la boucle de fil qui est soumise à 69 45726 - b - 2Û38Û96 la tension dressai. Le fil 100 passe autour de deux poulies de guidage 102 et 104, deux poulies principales 10'6 et 108, deux poulies intermédiaires 110 et 114 et une seule poulie libre 112. Les poulies de guidage 102, 104, les poulies principales 106, 108 5 .. et les poulies intermédiaires 110, 114 sont montées de manière à tourner sur un bâti 116. La poulie libre 112 est montée sur un levier 126 qui est articulé en 128 sur le bâti 116.'Un poids 130 est suspendu à 1'extrémité-opposée du levier 126 et il pousse la poulie libre primaire'112 à 1'écart des poulies principales. Cha-10 eune des poulies principales comporte trois gorge s, tandis que chacune des poulies intermédiaires comporte deux gorges, afin de permettre d'obtenir un rapport des tënsions plus élevé. Lorsqu'un tel rapport élevé n'est pas nécessaire, on peut n'utiliser que deux gorges par poulie principale et -une seule gorge par poulie inter-15 médiaire. • Pour éviter un allongement excessif- de la. boucle de fil qui s'étend vers la poulie libre 112 et qui en part, du fait du fluage, on utilise un entraînement différentiel 132. L'entraînement comprend deux pignons coniques 134 et 136 fixés aux poulies 20 principales 106, 108, respectivement, et un pignon différentiel 138 qui est en prise avec les deux pignons coniques» Le pgnon différentiel est monté de manière à tourner sur un support 140. Un moteur 142 à réducteur comporte un arbre 144 traversant des ouvertures formées dans la poulie principale 108 et le bâti, et 25 qui est fixé au support 140 du pignon différentiel. Lorsque le fil 100- traverse l'appareil d'essai, les poulies principales 106 et 108 tournent à la même vitesse, mais suivant des sens opposés, comme on le voit par les flèches 146 et 148. (Elles doivent tourner à la même vitesse périphérique, 30 ce qui est obtenu à l'aide de pouliés de même diamètre tournant à la même vitesse). Il en résulte que le pignon différentiel 138 ne se déplace pas autour de l'axe 141 de l'arbre du moteur, et le support 140 du pignon reste immobile sans faire fonctionner l'appareil d'essai. Après une période d'utilisation de l'appareil 35 d'une certaine durée, pendant laquelle la poulie; libre 112 descend par suite du fluage du fil, le levier 126 vient en contact avec un bouton 150 d'un commutateur détecteur 152. Le détecteur 152 fait alors mettre en marche le moteur 142 pendant une période de courte durée. Le moteur 142 fait tourner lentement l'arbre 40 144 dans la direction de la flèche 154, ce qui fait tourner au- 69 45726 2038096 tour de l'axe du moteur le support 140 et le pignon différentiel 138 qu'il porte. Ceci à pour, résultat que la poulie principale 106 tourne plus lentement que 1'autre poulie-principale 108, ce qui fait raccourcir la boucle de fil autour de la poulie 5 libre,, Il en résulte que la poulie libre 112 monte afin de faire diminuer la distance entre elle et les poulies principales. Dans certains cas, il est souhaitable de soumettre le fil à un essai d'effort de flexion aussi bien qu'à un essai de traction. Un essai de flexion peut être -exécuté sur le fil qui se déplace d'un 10 mouvement continu en le contraignant à passer autour d'une roue de faible diamètre pendant qu'il subit une tension"importante. L'appareil représenté■sur la Fig; 6 représente une partie d'un .appareil d'essai à la traction et à la flexion, lequel comprend deux poulies principales 160, 162 et un appareil 164 comportant 15 une poulie libre. Des poulies de guidage (non représentées) du type décrit plus haut, amènent le fil .aux poulies principales - et à l'écart de celles-ci. Un poids indiqué par la flèche 166 tire l'appareil comportant - la poulie libre à l'écart des poulies principales. Au lieu d'utiliser une seule poulie libre, on uti-20 lise deux poulies 168 et 170. Une poulie d'essai de flexion 172, -- de petit diamètre, est montée sur l'appareil-comportant les lies libres. Des brides/de retenue 1.73 sont montées à- chaque extrémité de la poulie d'essai de flexion afin de maintenir le fil sur cette dernière.. Le fil est soumis-'à, un effort de flexion 25 élevé en passant sur la poulie, d'essai de-flexion, l'effort de flexion dépendant de la .tension du fil (qui est- égale à la moitié du poids 166) et du.diamètre de Da poulie d'essai 17-2. Au lieu d'utiliser les deux poulies libres 168 et 170, on peut utiliser la poulie d'essai- 172 avec une- seule poulie' libre. Cependant, 30 1'enroulement du fil autour de la poulie' d'essai varie alors ; légèrement lorsque la poulie libre monte et descend. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée- qu'à-titre explicatif, mais nullement-limitatif, et qu'elle est susceptible de-diverses variantes sans sortir de 35 son-cadre. ' ' • ' 69 45726 - 10 - 2038096 REVENDICATIONS - " ' ' 1. Appareil d'essai pour un fil, servant a appliquer une tension ou traction dr essai élevée à un fil en mouvement, sur une section de longueur limitée de celui-ci, caractérisé en ce 5 qu'il comprend au moins une poulie comportant une première et une seconde gorges, un dispositif venant en prise avec le fil afin de faire passer le fil de la première gorge à la seconde, et un moyen de sollicitation servant à tirer la poulie et le dispositif en prise avec le fil pour .les séparer afin de soumettre 10 Ie fil qui s'étend entre la poulie et dispositif venant en prise avec lui à ladite tension d'essai. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux poulies et qu'un moyen rotatif sert à faire tourner les poulies l'une par rapport à l'autre afin de 15 faire diminuer la longueur du fil qui s'étend des poulies jusqu'au dispositif venant en prise avec lui. 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen rotatif est un moteur et un pignon différentiel reliés auxdites poulies, un dispositif de commande sensible aux 20 positions relatives des poulies et du dispositif venant en prise avec le fil, commandant ledit moteur. 4.Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poulie comporte une troisième gorge et qu'un dispositif intermédiaire sert à faire passer 25 le fil de la troisième gorge vers la première gorge. 5. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une poulie supplémentaire ser-?-vant à un essai de flexion est disposée le long de la section de fil subissant l'essai^afin de guider ce dernier suivant un tra- 30 jet ne comportant qu'un petit rayon. 6. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux poulies qui. sont montées de manière à tourner à la même vitesse périphérique. 7. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en 35 ce qu'il comprend deux poulies qui sont montées de manière à tourner, un premier moyen de guidage servant à guider le fil pour l'amener sur l'une des poulies et.1'enrouler suivant un angle d'enroulement d'au moins 180° autour de celle-ci avant de faire passer le fil au dispositif venant en prise a^fèc lui, un 40 second moyen de guidage guidant le fil hors de l'autre poulie à une 69 45726 2038096 - ii - position réalisant m angle d'enroulement d'au moins 180° autour de ladite autre poulie.