Brevet FR2463321A1 — publié le 19810220

La présente inve,-ntion concerne un dispositif pour accounler un mandrin d'enroulement avec un arbre d'entrai- nement sur des machines travaillant sur des matières pré- senté6cs en bobines, le mandrin présentant un téton d'ac- couplement dont la section a une forme autre que circulai- re et qui peut être introduit dans un logement de profil complémentaire sur l'arbre d'entraînement et en être re- tiré, ce téton présentant comme surface d'accouplement au moins un méplat, qui s'étend au moins dans le sens longitu- dinal. Dans l'industrie de transformation des textiles et du papier, le produit à transformer est très généralement enroulé en bobine sur un mandrin et présenté ainsi A la machine. On utilise alors un dispositif tel que celui qui vient d'être décrit, par exemple celui qui fait l'objet du brevet allemand N 917 552. Il est décrit dans ce document un palier rabattable, pour la cavité duquel des toléran- ces relativement grandes sont nécessaires. Ceci est dû A ce qu'un grand nombre d'arbres différents doivent être montés A tour de rôle sur la même machine, de sorte que 1' arbre qui présente le téton le plus éloigné des cotes nomi- nales est celui qui doit être retenu pour définir les tolé- rances. Il en résulte souvent des mouvements supplémentai- res dans la transmission du couple de rotation et ces mou- vements accélèrent le phénomène d'usure. Par ailleurs, la forme du palier rabattable définit dans chaque cas les tétons qui peuvent être utilisés et ceux qui ne sont pas a- daptab es. L'invention a donc pour objet, tout en conservant les avantages du changement rapide de mandrin que permet le palier rabattable, d'éliminer les inconvénients de 1' usure due aux fortes tolérances et donc d'augmenter la lon- gévité du palier et de la cavité d'accouplement. A cet effet, dans le dispositif selon l'invention, une pièce d'usure interchangeable, au moins, est interpo- séc entre le téton et l'arbre dans la zone des surfaces qui transmettent le couple de rotation. Le couple est alors transmis par l'intermédiaire de cette pièce d'usure, qui, au bout d'un certain temps, peut être remplacée par une autre sans grandes difficultés. Le logement du téton dans le palier ne subit aucune modifica- tion, de sorte que la durée du palier proprement dit est pratiquement illimitée. De plus, on peut aussi changer de pièce d'usure pour adapter le profil du logement à celui du téton et l'on peut donc utiliser des tétons de diverses formes et/ou de différentes dimensions, ce qui élargit considérablement le champ d'application du dispositif. Dans une forme d'exécution avantageuse, le téton présente au moins deux méplats symétriques de part et d' autre d'un plan longitudinal médian et il est prévu au moins une plaquette comme pièce d'usure pour chaque méplat. Les arrondis qui subsistent entre les méplats du téton peuvent alors être utilisés comme- moyens de centrage, de sorte que l'introduction du téton dans le palier rabatta- ble est à la fois simple et rapide et que les tolérances peuvent être réduites en proportion. De même, l'usinage des cavités du palier est simplifié, car celles-ci peuvent ê- tre de section circulaire et l'adaptation aux méplats du téton peut se faire à l'aide de plaquettes arrondies à 1' extérieur et planes sur leur face intérieure. Ces plaquet- tes ne servent donc pas seulement a supporter l'usure qui se produit normalement avec le temps, mais aussi a simpli- fier la réalisation du logement du téton et à lui donner la forme complémentaire du profil de téton le plus avanta- geux dans chaque cas. La pièce d'usure peut être placée dans la cavité prévue pour servir de logement au téton et y être immobili- sée de façon amovible. Son remplacement pour des raisons d'usure ou de modification du profil du téton est alors rapide et sans problème. Lorsqu'il est prévu comme élément femelle de l'ac- couplement un palier rabattable, les pièces d'usure peuvent être placées contre les faces d'accouplement qui sont per- pendiculaires au côté ouvrant du palier.-Cette disposition symétriquement opposée des pièces d'usure permet d'obtenir en même temps un bon équilibrage des masses en rotation. Il peut être prévu aussi dans le fond du palier rabattable et/ou contre la partie qui lui sert de couvercle une pla- que ou autre pièce d'usure, fixée de façon amovible et donc facilement interchangeable. Dans ce cas, toute la paroi du logement du téton dans le palier est revêtue de pièces d'usure. Dans une forme d'exécution tout particulièrement in- téressante de l'invention, il est prévu comme pièce d'usu- re un corps interchangeable, apte à être fixé dans la cavi- té du palier ou tout au moins à y être monté avec une liai- son positive, qui présente un évidement de forme complémen- taire de-cèlleIdu téton et dont les faces internes forment les faces d'usure. On évite ainsi le montage d'une pièce d'usure pour chaque face d'accouplement du téton. On peut aussi, au bout d'un certain temps de service, remettre rapidement à neuf le logement du téton détérioré ou usé. Il suffit pour cela de remplacer le corps d'usure par un neuf. Cette forme d'exécution présente l'avantage supplé- mentaire que la forme du logement peut être changée à vo- lonté; il suffit d'utiliser des corps d'usure dont l'é- videment a un profil différent. Ce profil peut être, par exemple, celui d'un triangle reposant sur un sommet, d' un rectangle, notamment d'un carré, reposant sur un côté ou sur un sommet, ou d'un autre polygone à quatre côtés, notamment un polygone régulier, etc., le volant rabattable du palier formant alors en position de fermeture au moins un côté de ce polygone. Un profil triangulaire ou quadran- gulaire reposant sur la pointe permet un changement rapi- de de mandrin, tandis qu'un profil quadrangulaire reposant sur un côté assure une transmission particulièrement bonne de la force. Le corps d'usure muni du logement de téton peut ê- tre immobilisé en rotation dans la cavité du palier au moy- en de goupilles, vis, ou autres organes de liaison dispo- sés sur un cercle concentrique et il peut avoir un profil extérieur circulaire, concentrique à l'arbre d'entraînement lorsqu'il est en place dans le palier. Il en résulte une simplification de l'usinage de la cavité du palier sur 1' arbre, car les profils circulaires peuvent être réalisés facilement par tournage ou fraisage. Il peut être aisément prévu des vis ou boulons disposés sur un cercle concentri- que à l'arbre dans un élargissement de celui-ci, ce qui simplifie le montage et le remplacement du corps d'usure. On peut aussi fixer à l'endroit fermé par le volant un corps d'usure amovible dont le profil a la forme d'un seg- ment de cercle complétant le profil du corps d'usure mon- té dans l'arbre pour former un cercle complet. Ceci facili- te la réalisation du profil sur le volant et l'adaptation à la forme du logement du téton. Dans une autre forme d'exécution de l'invention qui permet d'améliorer la longévité des corps d'usure et de di- minuer le bruit de fonctionnement dans la zone d'accouple- ment, au moins une des pièces ou faces d'usure présente un évidement dans lequel est engagé un élément amortisseur qui dépasse d'une longueur égale à la tolérance de l'accouple- ment. Chaque pièce ou face d'usure peut présenter un élé- ment amortisseur légèrement saillant. Les pièces d'usure peuvent être en acier trempé, tandis que les éléments amor- tisseurs éventuels sont avantageusement en matière plasti- que dure et résistante à l'usure, par exemple en polyuré- thane. Pour adapter la zone d'accouplement à des tétons d' épaisseurs ou de profils différents, il peut être prévu des pièces d'usure interchangeables d'épaisseurs ou de pro- fils différents, de sorte que l'utilisateur peut accoupler - à l'arbre d'entraînement dont il dispose pratiquement n'im- porte quel mandrin d'enroulement. - De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce dispositif: Fig. 1 est une vue en coupe transversale de la zone d'accouplement d'un mandrin d'enroulement avec un arbre d' entraînement, sous la forme d'un palier rabattable, le té- ton présentant comme faces d'accouplement deux méplats sy- métriquement opposés; Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale de la zone d'accouplement de fig. 1; Fig. 3 est une vue en coupe transversale d'une au- tre forme d'exécution, dans laquelle un corps d'usure pré- sente un évidement servant de logement à un téton de pro- fil triangulaire; Fig. 4 est une vue en coupe longitudinaledu palier rabattable de fig. 3, sans le téton; Fig. 5 est une vue en coupe transversale d'une forme d'exécution similaire à celle de fig. 3, mais destinée à un téton de section carrée; Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale du palier de fig. 5. Le dispositif selon l'invention, désigné par la ré- férence générale 1 sert à l'accouplement de mandrins d'en- roulement 2 avec un arbre d'entraînement 3 et il est con- formé en palier dit "rabattable". Ces mandrins 2 servent à enrouler et dérouler des matières en bande continue, par exemple du papier ou des matières textiles. Dans chacune des formes d'exécution, l'accouplement s'effectue au moyen d'un téton 4, qui saille à une extré- mité du mandrin, dont la section a une forme non circulai- re, et qui peut être placé dans un logement 5 de profil complémentaire, formé dans une zone d'accouplement 6 prévue sur l'arbre 3, et en être retiré. Pour enlever le téton, on fait basculer un volant 7 sur un axe d'articulation 8 en direction de l'arbre 3, ce qui a pour effet de libérer le téton vers le haut. Selon l'invention, il est prévu entre le téton et la zone d'accouplement de l'arbre, dans la zone des faces qui transmettent le couple de rotation et qui, suivant les formes d'exécution du dispositif, ont des configurations différentes, au moins une pièce d'usure interchangeable. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 1 et 2, le téton 4 présente deux méplats 10, disposés symé- triquement par rapport au plan médian longitudinal 9 du téton, qui peuvent être réalisés par fraisage et consti- tuent les faces d'accouplement du téton.Pour chaque méplat il est prévu comme pièce d'usure au moins une plaquette 11. Dans cette forme d'exécution, les plaquettes d'usure 11 sont placées exclusivement contre les faces d'accouple- ment qui s'étendent perpendiculairement au côté ouvrant 12 du palier rabattable. On peut voir, notamment à la figure 1, qu'avec cette disposition de deux méplats Il symétri- quement opposés sur le téton 4, reliés par des arrondis les méplats 10 coopèrent avec les plaquettes d'usure 11, tandus que les arrondis 13 servent de moyens de cen- trage. Un centrage par des faces de révolution est, d'une part, très facile à effectuer et, d'autre part, très pré- cis, de sorte que la forme d'exécution représentée à la figure 1 permet, non seulement une bonne transmission du couple, mais aussi un accouplement précis et bien centré. De plus, les vibrations qui résultent des tolérances de fabrication peuvent être absorbées par les plaques d'usure 11, qu'il est possible de changer après un certain temps. Les figures 3 et 4 montrent une autre forme d'exécu- tion, qui consiste en ce qu'il est prévu comme pièce d'usu- re un corps 14 interchangeable, qui est-monté dans la zone d'accouplement 6 o il est immobilisé, soit par une liaison positive, soit par des organes de fixation, et qui est muni d'une cavité 15, qui sert de logement au téton et dont les faces internes forment les faces d'usure et correspondent évidemment au profil du téton. Les pièces d'usure, qu'il s'agisse du corps 14 ou des plaquettes 11, sont montées dans la zone d'accouplement 6 prévue pour recevoir le téton 4, et elles y sont fixées de façon amovible, ce qui permet de les enlever et de les remplacer facilement par d'autres lorsqu'elles sont usées. On peut aussi changer les pièces d'usure avant qu'elles soient usées, par exemple lorsqu'on veut adapter la cavité 246332 1 de la zone d'accouplement 6 à des tétons 4 de diverses formes ou épaisseurs, et l'on peut alors tenir un stock de plaquettes ou corps d'usure de formes et d'épaisseurs différentes. Dans lesformesd'exécution représentée aux figures 3 à 6, le corps d'usure 14 muni du logement de téton, est immobilisé en rotation dans la cavité de la zo- ne d'accouplement 6 au moyen de goupilles, vis ou autres organes de fixation 16, disposés sur un cercle-concentri- que au dit corps, lequel a un profil extérieur en forme d'arc de cercle, concentrique au mandrin 2 et à l'arbre 2, en position d'accouplement. Le corps d'usure 14 de la forme d'exécution représentée aux figures 3 et 4 peut donc être remplacé par celui de la variante illustrée aux figu- res 5 et 6, lorsqu'on veut avoir un logement 15 de section différente, carrée, par exemple. Dans ces formes d'exécution, un corps d'usure com- plémentaire 17 est fixé de façon amovible, par exemple à l'aide d'une vis 16, contre la zone de fermeture 12 du volant 7 et il-présente un profil extérieur en forme d'arc de cercle qui complète celui du corps d'usure principal 14 pour former un cercle. La cavité qui reçoit les deux corps d'usure 14 et 17 peut alors être usinée facilement par tournage, tout en restant d'une grande précision. On peut voir que la section du logement 15 prévu pour le téton 4 dans le corps d'usure 14 peut avoir la forme d'un triangle reposant sur un sommet (fig. 3), d'un rectangle, de préférence un carré, reposant sur un de ses côtés (fig. 5), ou sur un sommet (non représenté), le vo- lant rabattable formant, en position de fermeture, un des côtés du polygone choisi. On pourrait utiliser beaucoup d'autres polygones, tous les côtés moins un devant être contenus dans le corps d'usure principal 14, le corps complémentaire 17 conservant toujours la même forme, ou le polygone étant contenu tout entier dans le corps d'u- sure, tandis que la partie supérieure de celui-ci a la forme arrondie représentée à la fig. 1. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 3, la mise en place du téton d'accouplement est particulière- ment simple et rapide, tandis que dans celle de la figure , on peut transmettre un couple de rotation supérieur. On peut donc choisir le corps d'usure 14 en fonction des exi- gences techniques. La forme d'exécution représentée à la figure 1 pré- sente une caractéristique de l'invention qui peut aussi ê- tre incorporée, sous une forme identique ou similaire, aux variantes illustrées dans les autres figures. Une au moins des plaquettes d'usure 11 présente un évidement 18 que tra- verse un élément amortisseur 19, qui saille de la valeur de la tolérance de l'accouplement. Cette saillie est si peu importante qu'elle n'est pas visible dans la figure et l'é- lément amortisseur 19 est élastiquement déformable, de sor- te qu'en position de fonctionnement, il a la configuration représentée à la figure 1. Dans les autres formes d'exécu- tion également, il pourrait être prévu dans un évidement de la pièce d'usure un élément amortisseur qui saille légè- rement dans le logement du téton lorsque ce dernier n'est pas en place. Les éléments amortisseurs peuvent être en ma- tière plastique dure, résistante à l'usure, par exemple en polyuréthane, tandis que les pièces d'usure 11 et 14 sont en acier trempé. L'évidement 18 pour le passage de l'élément amortis- seur 19 dans la plaquette d'usure 11 se'trouve dans l'ali- gnement d'un évidement 20 du corps de palier ou zone d'ac- couplement 6 et il permet un mouvement transversal de l'é- lément amortisseur 19 lors de la fermeture du palier rabat- table et du volant 7, notamment sous l'influence d'un corps presseur, en l'occurrence une bille 21, refoulé vers l'in- térieur par le glissement du volant contre la partie de sa surface tournée vers l'extérieur. Grâce à cet agencement, les éléments amortisseurs n'exercent aucune pression contre le téton lorsque le palier est ouvert et ne gênent donc,ni la mise en place, ni le retrait du téton, tandis qu'en po- sition de travail, ils exercent une pression sur les faces d'accouplement et diminuent à la fois l'usure résultant des tolérances de fabrication et les bruits de fonctionne- ment. On peut voir aussi à la figure 2 que les plaquettes d'usure 11 dépassent de la face 2-2 du lagemenb--5 qui est en regard de la face en bout du téton 4 et sont encastrées dans la matière du palier, ce qui établit une liaison po- sitive entre elles et le palier. On peut utiliser comme autres éléments de fixation des vis à tête fraipée,cpar?'e- xemple. On obtient dans l'ensemble, notamment lorsque le logement du téton est formé dans la pièce d'usure,laquelle pourrait être qualifiée de manchon d'usure, une simplifica- tion de la fabrication de l'ensemble du palier rabattable, avec une diminution des tolérances qui, à elle seule, dimi- nue déjà l'usure. De plus, lorsqu'une certaine usure s' est cependant manifestée, ou lorsqu'on désire utiliser des tétons de sections différentes par leur forme ou leur sur- face, le changement nécessaire s'effectue rapidement. Par ailleurs, le logement de section triangulaire décrit plus haut est plus facilement réalisable, car son exécution di- rectement dans la zone d'accouplement de l'arbre ne permet pas une rectification correcte des surfaces, par suite de l'absence d'une sortie. Dans le corps d'usure, la réalisa- tion de ce logement triangulaire ne pose pas de problème. Il en est de même pour les autres formes de logement, qui peuvent être réalisées avec une précision correspondante. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux formes d'exécu- tion qui viennent d'être décrites à titre d'exemples seule- ment; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. - 10- - REVENDICATIONS - 1.- Dispositif pour accoupler un mandrin d'enrou- lement avec un arbre d'entraînement sur des machines tra- vaillant sur des matières présentées en bobines, le man- drin étant muni d'un téton d'accouplement dont la section a une forme autre que circulaire et qui peut être intro- duit dans un logement de profil complémentaire sur l'arbre d'entraînement et en être retiré, ce téton présentant com- me surface d'accouplement au moins un méplat, qui s'étend au moins dans le sens longitudinal, caractérisé en ce qu' au moins une pièce d'usure interchangeable (11, 14, 17) est interposée entre le téton (4) et l'arbre (6) dans la zone des surfaces d'accouplement qui transmettent le cou- ple de rotation. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le téton (4) présente au moins deux méplats (10) symétriques de part et d'autre de son plan longitudi- nal médian (9) et en ce qu'il est prévu pour-chaque méplat au moins une plaquette (11) comme pièce d'usure. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou la re- vendication 2, caractérisé en ce que la pièce d'usure (11, 14, 17) peut être introduite dans la cavité de l'arbre qui doit recevoir le téton et peut être immobilisée de façon amovible. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu comme élément femelle de l'accouplement un palier rabattable et en ce que les pièces d'usure (14, 17,11) sont placées au moins sur les faces d'accouplement qui s'étendent perpendiculairement ou transversalement au côté ouvrant (12) de ce palier. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu une pièce d'usure dans le fond du palier rabattable et/ou contre la partie rabattable (7) qui sert à la fermeture du palier. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu comme piè- ce d'usure un corps interchangeable (14), par exemple un manchon, apte à être monté dans la cavité du palier (6) a- Il vec une liaison positive ou à y être immobilisé avec des éléments de fixation, qui présente un évidement (15) de forme complémentaire de celle du téton, dont les faces in- ternes constituent les faces d'accouplement. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une des pla- quettes ou des faces d'usure présente un évidement (18) que traverse un élément amortisseur (19) en saillant de la valeur de la tolérance d'accouplement. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractéri- sé en ce que chaque plaquette (11) ou face d'usure comporte un élément amortisseur (19) qui saille légèrement en posi- tion de fonctionnement. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 8t caractérisé en ce que pour adapter la cavi- té de l'élément femelle d'accouplement (6) à des tétons de formes et d'épaisseurs différentes de divers mandrins d'enroulement (2), il est prévu des corps (14,17) ou pla- quettes (11) d'usure de formes et d'épaisseurs différentes. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 9, caractérisé en ce que les pièces d'usure (11, 14, 17) sont en acier trempé. 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 10, caractérisé en ce que l'élément amortisseur (19) est en matière plastique dure et résistante à l'usure, par exemple en polyuréthane. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 11, caractérisé en ce que la ou chaque plaquet- te d'usure dépasse de la face de leilément d'accouplement femelle (6) tournée vers la face en bout du téton et est encastrée dans le dit élément. 13.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 12, caractérisé en ce que l'évidement (18) puur l'élément amortisseur (19) dans la plaquette d'usure (11) se trouve dans l'alignement d'un évidement (20) du corps de palier, de préférence par toute sa section, et permet un déplacement transversal de l'élément amortisseur lors 246332 1 de la fermeture du palier rabattable, en position de fonc- tionnement, notamment sous l'influence d'un corps presseur, de préférence une bille (21). 14.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 13, caractérisé en ce que lorsque le téton présente deux méplats (10) symétriquement opposés reliés par deux arrondis (13), les méplats coopèrent avec des plaquettes d'usure (11) et les arrondis (13) servent de moyens de centrage. 15.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le corps d'usu- re (14) muni du logement pour le téton est immobilisé en rotation dans la cavité de l'élément femelle (6) au moyen de goupilles, vis, ou autres organes de liaison (16) dis- posés sur un cercle concentrique et présente un profil extérieur en forme d'arc de cercle, concentrique à l'ar- bre et au mandrin. 16.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 15, caractérisé en ce que sur--la-zone'?deirferme- ture (12).du volant (7) du palier rabattable est fixé de façon amovible un corps d'usure (17), dont le profil exté- rieur est en forme d'arc de cercle et forme avec-celui du corps d'usure (14) muni du logement de téton un cercle complet. 17.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que l'évidement du corps d'usure qui sert à loger le téton d'accouplement a ne-section en forme de triangle reposant sur un sommet, de polygone quadrangulaire, notamment régulier et de pré- 3a férence un carré, reposant sur un côté ou sur un sommet, ou d'un autre polygone régulier, le volant rabattable (7) définissant en position de fermeture au moins un côté de ce polygone.