Brevet FR2447343A1 — publié le 19800822

La présente invention concerne un dispositif perfectionné pour le bobinage d'un fil sur un tube support cylindrique, prenant appui sur un cylindre entraîneur, le fil etant distribué sur le tube support par un guide animé d'un mouvement de va-et-vient et qui assure une croisure déterminée. Le maintien du tube support contre le cylindre entraîneur peut être assuré de différentes manières, mais essentiellement selon deux types de techniques. Dans la première, le tube support est maintenu entre une paire de flasques de préhension, rotatifs et coaxiaux, agissant chacun à une extrémité du tube; Ces flasques sont montés par l'ïntermé- diaire de roulements à l'extrémité d'un étrier pivotant, formé de deux bras à axes parallèles, dont l'un est articulé pour permettre le dégagement et l'engagement du tube entre les deux flasques de maintien. Cet étrier maintient le tube support en contact avec le cylindre entraîneur qui provoque la rotation dudit tube. Dans-la deuxième technique, le tube support est emmanché sur toute sa longueur sur un mandrin, en général équipé d'éléments de serrage exerçant des forces radiales pour l'immobilisation du tube sur le mandrin. Ce mandrin est monté en porte-à-faux sur un bras pivo tant qui, comme dans la première technique, assure le contact du tube avec le cylindre entraîneur. En cours de bobinage, il faut que le tube support, et donc l'enroulement en cours de formation, soit maintenu de manière constante et uniforme en pression sur le cylindre d'entraînement. Or, du fait de la vitesse de rotation du cylindre entraîneur et donc du support, la bobine en formation a tendance à rebondir. Celà occasionne, sur l'enroulement du fil constituant la bobine, la formation d'un défaut connu sous le nom de "facettes qui provoque, entre autres choses, un mauvais dévidage ultérieur de l'enroulement et parfois une rupture et une usure prématurée de l'ensemble mécanique. Par ailleurs, il importe également, en cours de bobinage, de contrôler la densité des enroulements réalisés. Pour ce faire, il faut que la pression du support et de la bobine en cours de formation sur le cylindre entraîneur soit sensiblement constante. Or, du fait de l'augmentation du poids de l'enroulement formé, il est nécessaire, au fur et à mesure du bobinage, de contrebalancer cette augmentation de poids en assurant une pression variable, selon une loi déterminée, sur le cylindre entraîneur. Ainsi, celà est couramment réalisé par des systèmes à contrepoids à action variable selon l'angle de pivotement de l'étrier ou bras support. Une telle solution ne donne cependant pas entièrement satisfaction du fait que, d'une part, ces systèmes à contrepoids sont très encombrants et d'autre part, qu'ils ne permettent pas d'obtenir une courbe précise de pression de l'enroulement sur le cylindre entraîneur. De plus, les frottements au niveau de l'articulation horizontale autour de laquelle pivote le support de l'enroulement lors de sa formation, entraînent une variation non contrôlable dans la pression exercée. Par suite, il est nécessaire de monter cette articulation sur roulements, ce qui complique la réalisation de l'ensemble. De plus, ces roulements du fait des vibratisons, se détériorent rapidement. Pour obtenir une pression précise et déterminée de l'enroulement contre le cylindre entraîneur, il a été proposé d'utiliser des vérins pneumatiques qui agissent directement sur le support (bras ou étrier) et qui exercent, soit une pression constante sur ledit support, soit une pression programmée. Cependant, cette solution ne donne pas satiSfaction, car il est nécessaire d'utiliser des vérins dont la course est importante et qui-introduisent également des frottements complémentaires nuisibles. Une solution comparable à été décrite également dans le brevet français 2 355 759 qui concerne un-bobinoir dans lequel le mandrin sur lequel est emmanché le tube cylindre n'est pas pivotant, mais est déplaçable linéairement par rapport au cylindre entraîneur. Dans ce mode de réalisation, le vérin utilisé à pour fonction essentielle d'amortir les vibrations et non pas de maintenir l'enroulement en contact avec le cylindre entraîneur et ce, avec une pression précise, programmée en fonction de l'augmentation du diamètre dudit enroulement. Or, on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un dispositif simple, éfficace, économique, de faible encombrement et surtout qui permet de maintenir l'enroulement en contact avec le cylindre entraîneur avec une pression précise, programmée en fonction de l'augmentation du diamètrede 1 'enrou- lement. De plus, le dispositif selon l'invention limite les frottements nuisibles qui se produisent au niveau de l'axe de pivotement du support de l'enroulement. Dans la suite de la description, l'invention sera décrite plus particulièrement appliquée à un dispositif de bobinage du type selon lequel le tube support de l'enroulement est emmanché sur toute sa longueur sur un mandrin monté en porte-à-daux sur un bras pivotant. Cependant, si l'invention est décrite pour un bobinoir du type selon lequel le cylindre entraîneur commande un seul tube support, il est évident qu'elle s'applique également aux bobinoirs dans lesquels un seul cylindre entraîneur permet de former simulta nément plusieurs enroulements. De plus, l'invention peut être également appliquée aux bobinoirs selon lesquels le tube support d'enroulement est maintenu entre deux flasques montés sur un étrier pivotant. D'une manière générale, l'invention concerne donc un dispositif pour la bobinage d'un fil sur un support tubulaire, emmanché sur toute sa longueur sur un mandrin et entraîné en rotation par contact avec un cylindre entraîneur, le mandrin étant monté libre en rotation sur un support pivotant lors de la formation de l'enroulement et qui est soumis à l'action de moyens exerçant une pression programmée en fonction du diamètre de l'enroulement et de la position angulaire du support.Le dispositif selon l'invention se caractérise essentiellement par le fait que le support pivotant du mandrin est constitué - d'une part, par un bras pivotant principal monté sur un arbre dont la rotation est commandée positivement, - d'autre part, par un bras secondaire, dont une extrémité supporte le mandrin et dont l'autre extrémité est montée sur le bras principal par l'intermédiaire d'un élément de liaison flexible permettant un déplacement de faible amplitude dudit bras secondaire, la pression exercée par le mandrin contre le cylindre entraîneur étant donnée par un vérin pneumatique à membrane, à pression programmée, monté sur le bras principal et agissant sur le bras secondaire, Par ailleurs, le dispositif selon l'invention comporte également des moyens de régulation de la pression d'air à l'intérieur du vérin pneumatique, ainsi que des moyens de commande de la rotation de l'arbre portant le support du mandrin. L'invention et les avantages quelle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre illustratif,:mais non limitatif et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 illustrent respectivement en vue de côté et en vue de dessus un dispositif de bobinage conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective éclatée de la manière dont est réalisé le support pivotant du mandrin d'un bobinoir selon l'invention, - la figure 4 est une coupe montrant en détail le montage du bras secondaire sur le bras principal, - la figure 5 illustre schématiquement un type de vérin -~ pneumatique à membrane utilisé pour exercer la pression sur le bras secondaire. Ainsi qu'on peut le voir sur ces figures, le dispositif selon l'invention comporte essentiellement un mandrin 1 sur lequel est emmanché un support tubulaire 2 qui prend appui sur un cylindre entraîneur 3 et sur lequel est distribué le fil 4. La distribution du fil est réalisée de manière conventionnelle, par un guide fil animé d'un mouvement de va-et-vient et qui assure une croisure déterminée. Ces moyens de distribution étant classiques, ils ne seront ni décrits, ni représentés par mesure de simplification. Conformément à l'invention, le mandrin est monté libre en rotation sur un support pivotant lors de la formation de l'enroulement et qui est soumis à l'action de moyens exerçant une pression programmée en fonction de l'augmentation du diamètre de l'enroulement et de la position angulaire du support du mandrin 1 par rapport au cylindre entraîneur 3. Le support pivotant du mandrin 1 est constitué par un bras pivotant principal 5 monté sur un arbre 6 dont l'axe 7 est à une distance constante du cylindre entraîneur 3 et, par un bras secondaire 8. La mandrin 1 est monté en porte-à-faux à l'extrémité du bras secondaire 8 proche du cylindre entraîneur 3 dans un palier 9 permettant sa libre rotation, Par ailleurs, le bras secondaire 8 est solidarise du bras principal 5 par l'intermédiaire d'un élément de liaison flexible permettant un déplacement de faible amplitude dudit bras secondaire 8 lorsque le mandrin 1 est soumis à une pression. Dans une forme préférentielle de l'invention, cette liaison flexible du bras secondaire 8 est obtenue par l'intermédiaire de lames métalliques 10-11 et 12-13 disposées perpendiculairement entre elles et dont l'une des extrémités est fixee sur le bras principal 5 et l'autre extrémité est fixée sur le bras secondaire 8. Un tel montage permet, lorsque l'on exerce une pression sur le mandrin 1, un déplacement de faible amplitude du bras secondaire 8. Par ailleurs, le maintien en pression du mandrin 1 contre le cylindre entraîneur 3 est réalisé conformément à l'invention par l'intermédiaire d'un vérin pneumatique 14 dont la surface active 15 agit sur un capteur de forces jauge de contrainte 16 monté sur le bras secondaire 8. Un mode de réalisation d'un tel type de vérin est illustré plus particulièrement à la figure 5. Dans ce mode de réalisation, le vérin est constitué essentiellement d'une membrane souple 26 résistante, montée sur un support 14 fixé sur le bras principal 5 et reliée à une source d'air comprimé 17. Comme capteur de force, on peut utiliser tout capteur conventionnel. Un type de capteur convenant pour la mise en oeuvre de l'inventipn est un capteur de force équipé d'une jauge de contrainte commercialisée par le société H.B.M. sous la référence type "3/120 LY 11". La figure 4 illustre en détail le mode de fixation des lames flexibles 10-11 (ou 12-13) permettant la liaison du bras secondaire 8 avec le bras principal 5. Avantageusement, ces lames flexibles sont maintenues dans les bras 5-8 par l'intermédiaire de vis 18-19 qui s'appuient sur des éléments intermédiaires 20-21 en contact avec les lames 10-11. Ces lames 10-11, 12-13 maintien nent-le bras intermédiaire 8 tout en permettant un déplacement de faible amplitude, de l'ordre de plus ou moins un millimètre en bout de broche, lorsqu'une pression est exercée sur le mandrin 1. Par ailleurs, ainsi que celà est montré plus en détail dans la vue éclatée de la figure 3, un détecteur de position 24 solidaire du bras principal 5 contrôle les déplacements du bras secondaire E par rapport au bras 5 entre deux positions extrêmes et provoque la rotation de l'arbre 6 et par suite celle du support 5 fixé à cet arbre 6, par exemple au moyen de vis 23. Un détecteur de position convenant à la mise en oeuvre de l'invention estle détecteur type 932 SS2 de la société HONEYWELL. Le fonctionnement du dispositif de bobinage conforme à l'invent ion est le suivant. Lors du bobinage de fil 4 autour du tube support 2, l'augmentation du diamètre de l'enroulement provoque, dans un premier temps, la flexion du bras secondaire 8 autour de l'axe 22 cons titué par l'intersection des lames 10-11 et 12-13. Dans ce dépla cement, le bras 8 appuie sur le détecteur de position 24 qui provoque la rotation lente de l'arbre 6 portant le bras pivotant 5. Lorsque le bras est revenu à sa position de départ par rapport au bras 5, le détecteur de position change d'état et la rotation lente est stoppée. Par ailleurs, au fur et à mesure du déplacement de l'ensble, la pression exercée par le vérin sur le bras secondaire 8 et par suite, celle de l'enroulement de fil contre le cylindre entraîneur 3, est modifiée selon une loi déterminée en fonction du diamètre de l'enroulement et de la position angulaire par rapport au cylindre pilote. Ce contrôle de la pression est obtenu de manière simple, en utilisant un capteur à jauge de contrainte 16 monté directement sur le bras secondaire 8 et en contact avec la membrane du vérin pneumatique.Ce capteur à jauge est relié à un comparateur électronique recevant une deuxième tension électrique réglée préalable ment selon un programme déterminé de la pression en fonction du diamètre de la bobine, ledit comparateur commandant automatiquement la variation de pression à l'intérieur du vérin à membrane. En d'autres termes, selon ce mode de réalisation, le capteur à jauge de contrainte 16 monté sur le bras secondaire 8 est en contact avec la membrane 15 du vérin pneumatique, ce capteur donnant une grandeur électrique de sortie proportionnelle à la pression exercée par le vérin sur le bras secondaire 8 et par suite, à celle de l'enroulement de fil contre le cylindre entraîneur 3, cette grandeur électrique de sortie du capteur étant comparée à une grandeur électrique programmée en fonction du diamètre de la bobine dans un comparateur agissant sur la pression dans le vérin de manière à amener la grandeur de sortie du capteur à une valeur voisine, sinon identique de la grandeur programmée. Un tel dispositif permet d'obtenir une pression de l'enroulement sur le cylindre entraîneur de manière précise et fidèle, en éliminant toutes les forces de frottement nuisibles qui se produisent au niveau de l'articulation du bras support. I1 est évident que l'invention couvre également toutes les variantes réalisées dans le même esprit. Ainsi, elle peut être utilisée sur les bobinoirs dans lesquels le cylindre pilote et/ou le mandrin support de l'enroulement se déplace linéairement. Dans ce cas, l'élément mobile est monté sur un support qui peut se déplacer légèrement sous l'effet de l'augmentation du diamètre de l'enroulement, la pression étant comme dans le cas présent communiquée par un vérin pneumatique. REVENDICATIONS 1/ Dispositif perfectionné pour le bobinage d'un fil sur un tube support cylindrique prenant appui sur un cylindre entraîneur, le fil étant distribué sur le tube support par un guide-fil animé d'un mouvement de va et vient et qui assure une croisure déterminée du type selon lequel le support tubulaire est emmanché sur toute sa longueur sur un mandrin 1 entraîné en rotation par contact avec le cylindre entraîneur 3, le mandrin 1 étant monté libreen rotation sur un support pivotant lors de la formation de l'en- roulement et qui est soumis à l'action des moyens exerçant une pression programmée en fonction du diamètre de l'enroulement et de la position angulaire du support, caractérisé par le fait que le sup- port pivotant du mandrin est constitué - d'une part, par un bras pivotant principal 5 monté sur un arbre 6 dpnt la rotation est commandée positivement, - d'autre part, par un bras secondaire 8, dont une extrémité supporte le mandrin 1 et dont l'autre extrémité est montée sur le bras principal 5 par l'intermédiaire d'un élément de liaison flexible permettant un déplacement de faible amplitude dudit bras secondaire 8, et que la pression exercée par le mandrin 1 contre le cylindre entraîneur 3 est donnée par un vérin pneumatique à membrane 14, à pression programmée, monté sur le bras principal 5 et agissant sur le bras secondaire 8. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait quril comporte des moyens de régulation de la pression d'air à l'intérieur du vérin pneumatique à membrane 14, ainsi que des moyens de commande de la rotation de l'arbre 6 portant le support du mandrin. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'élément de liaison flexible permettant un déplacement de faible amplitude du bras secondaire 8 par rapport au bras principal 5, est constitué de lames métalliques 10-11 et 12-13 disposées perpendiculairement entre elles et dont une des extrémités est fixée sur le bras principal 5 et l'autre extrémité sur le bras secondaire 8. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le maintien en pression du mandrin 1 contre le cylindre entraîneur 3 est réalisé par l'intermédiaire d'un vérin pneumatique 14 dont la surface active 15 agit sur un capteur de -forces à jauge de contrainte 16 monté sur le bras secondaire 8. 5/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le capteur à jauge de contrainte 16 monté sur le bras secondaire 8 est en contact avec la membrane 15 du vérin pneumatique, ce capteur donnant une grandeur électrique de sortie proportionnelle à la pression exercée par le vérin sur le bras secondaire 8 et par suite à celle de l'enroulement de fil contre le cylindre entraineur 3, cette grandeur électrique de sortie du capteur étant comparée à une grandeur électrique programmée en fonction du diamètre de la bobine dans un comparateur agissant sur la pression dans le vérin de manière à amener la grandeur de sortie du capteur à une valeur au moins extrêmement voisine de la grandeur programmée.