Brevet FR2466558A1 — publié le 19810410

La présente invention concerne un procédé pour équilibrer les forces d'inertie dans une aiguilleteuse pour nappes non-tissées. Elle concerne également une aiguilleteuse faisant application de ce procédé. Les aiguilleteuses comprennent généralement une ou plusieurs planches à aiguilles animées d'un mouvement alternatif vertical pour faire pénétrer les aiguilles dans la nappe. Ce mouvement, généralement réalisé par l'intermédiaire d'un système bielle-manivelle, est, du fait des forces d'inertie mises en jeu, générateur de vibrations nuisibles. Les vibrations sont d'autant plus importantes que la vitesse de fonctionnement de la machine est grande. Elles s'opposent donc à l'augmentation de la cadence de frappe et limitent ainsi I'efficaEité des machines. On sait que les forces d'inertie , calculées par un développement en série de Fourier comprennent des forces d'inertie primaires, faisant intervenir les lignes trigonométriques de l'angle O (angle de rotation de la manivelle), et des forces d'inertie secondaires, faisant intervenir les lignes trigonométriques de l'angle 2 e . On néglige généralement les termes d'ordre supérieur. Si dans la réalisation des aiguilleteuses on a déjà recherché des solutions pour équilibrer certaines forces d'inertie, on a négligé les forces d'inertie secondaires, de sorte que dans la pratique les machines connues sont relativement lentes, ne dépassant pas 1000 coups/minute en pointe et 850 en marche continue. On a ainsi proposé de placer un contrepoids sur la manivelle. Mais cette solution n'élimine que certaines réactions horizontales, sans équilibrer les forces d'inertie primaires et secondaires verticales. De plus, le couple de renversement provoqué par le gui dage de la bielle n'est nullement équilibré. On a également proposé de remplacer le contrepoids par un deuxième système bielle-manivelle opposé au premier. Mais les couples de renversement s'additionnent. De plus, les bielles ne pouvant être en face l'une de l'autre, on crée un nouveau couple perturbateur. Une solution du même genre, où la seconde bielle, dirigée vers la planche à aiguilles, actionne uniquement un contrepoids, parvient à équilibrer les forces d'inertie primaires, mais double les forces d'inertie secondaires. Un progrès important a été réalisé en prévoyant deux arbres moteurs tournant en sens inverse et actionnant chacun un système bielle-manivelle avec contrepoids, chacun de ces systèmes actionnant une planche à aiguilles indépendante, ou les deux systèmes étant reliés à une même planche. Les forces d'inertie primaires sont équilibrées, mais les forces d'inertie secondaires ne le sont pas. Par contre, les couples de renversement s'équilibrent. La présente invention vise à réaliser un procédé d'équilibrage principalement applicable à une aiguilleteuse, qui permette non seulement d'équilibrer les forces d'inertie primaires et les couples de renversement, mais également les forces d'inertie secondaires, et qui permette, par là, d'augmenter dans des proportions importantes la cadence de frappe des machines. Suivant un premier aspect de l'invention, le procédé pour équilibrer les forces d'inertie de pièces en mouvement dans une aiguilleteuse pour nappes non-tissées, comprenant une planche à aiguilles animée d'un mouvement alternatif par rapport à un bâti grâce à au moins une paire d'ensembles bielle-manivelle, les axes de rotation des manivelles étant parallèles, consiste notamment à munir chaque manivelle d'un contrepoids d'équilibrage de valeur prédéterminée. Il est caractérisé pn ce qu'on élimine les forces d'inertie secondaires en associant, à chaque ensemble bielle-manivelle, au moins une masselotte excentrée qu'on fait tourner autour d'un axe parallèle à celui de la manivelle, à une vitesse angulaire sensiblement double de celle de la manivelle. On a constaté qu'ainsi les forces d'inertie secondaires étaient également équilibrées, ce qui permet de porter la cadence de frappe à environ 1.500 coups/ minute en marche continue, et 2.000 en pointe, sans engendrer de vibrations nuisibles. On peut expliquer ce résultat par le fait que le doublement de la vitesse angulaire fait intervenir l'angle 2 e qui est précisément le paramètre conditionnant les forces d'inertie secondaires. Suivant une réalisation perfectionnée de l'invention, le procédé est caractérisé en ce qu'on associe à chaque planche à aiguilles deux paires d'ensembles bielles-manivelles, les manivelles d'un meme ensemble étant accouplées deux à deux sur un même arbre, et les deux arbres, parallèles entre eux, étant entraînés en rotation en sens contraires ainsi que les masselottes d'équilibrage des forces d'inertie secondaires. Suivant cette réalisation, on constate que non seulement les forces d'inertie primaires et secondaires sont équilibrées, mais également les couples de renversement dus aux réactions de guidage. De préférence, on cale la masselotte excentrée de manière qu'elle soit au point mort haut, quand le contrepoids de la manivelle associée est au point mort haut ou bas. On a trouvé qu'on obtenait le meilleur résultat si la masse de la masselotte excentrée d'équilibrage -des forces d'inertie secondaires répondait sensiblement à la formule où mp est la masse de la planche à aiguilles associée à la bielle considérée, mb est la masse de la bielle, b est la longueur de la biellé entre axes de tête et de pied, 2 est la distance du centre de gravité de la bielle à l'axe de la tête de bielle, q est le rapport de la longueur du bras de manivelle à la longueur de la bielle, r est la longueur du bras de manivelle, d7 est 1'excentration du centre de gravité de la masselotte de la pièce tournante. Suivant un second aspect de l'invention, l'aiguilleteuse appliquant notamment un procédé conforme celui qui vientbd'être décrit comprend au moins une planche à aiguilles animée d'un mouvement alternatif vertical par rapport à un bâti grace à au moins une paire d'ensembles bielle-manivelle attelés à ladite planche, d'axes parallèles et pourvus de contrepoids d'équilibrage de valeur prédéterminée. Elle est caractérisée en ce qu'elle comprend, en association avec chaque ensemble, une masselotte dwéquilibrage montée rotativement autour d'un axe parallèle à celui de la manivelle, et des moyens sont prévus pour entraîner en rotation cette masselotte à une vitesse angulaire sensiblement double de celle de la manivelle. Suivant une réalisation perfectionnée de l'aiguilleteuse, celle-ci comprend deux paires d'ensembles bielle-manivelle, montés suivant deux axes parallèles entre eux, et des moyens de transmission sont prévus pour faire tourner ces manivelles en sens contraires d'un arbre à l'autre, tandis que les contrepoids d'équilibrage et les masselottes sont respectivement en positionssymétriques. En outre, la masselotte d'équilibrage des forces d'inertie secondaires est calée de manière qu'elle soit située au point mort haut, quand le contrepoids de la manivelle qui lui est associée est au point mort haut ou bas. Suivant une disposition avantageuse de l'invention, la masselotte est portée par une pièce tournante reliée mécaniquement à la manivelle. La pièce tournante et la manivelle sont ainsi animées par les mêmes moyens moteurs. Suivant les circonstances, les moyens moteurs peuvent attaquer directement la pièce tournante, le mouvement étant transmis à la manivelle suivant le rapport de vitesse voulu, ou attaquer la manivelle, le mouvement étant transmis à la pièce tournante. La transmission s'effectue de préférence au moyen d'une courroie crantée pour éviter tout glissement qui ferait varier le calage. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la Figure 1 est une vue en élévation, de face, d'une aiguilleteuse conforme à l'invention, - la Figure 2 est une vue en coupe suivant Il-Il de la Figure 1, après rotation partielle des arbres, - la Figure 3 est un schéma destiné à l'explication du procédé conforme à l'invention, - les Figures 4 à 7 sont des vues en perspective de divers exemples de réalisation de l'invention. En référence aux Figures 1 et 2, une aiguilleteuse comprend une poutre I en I fixée sur deux piliers 2, l'ensemble constituant le bâti de la machine. Deux planches à aiguilles 3a, 3b sont situées au-dessus d'un chemin de guidage 4 prévu pour une nappe de non-tissé 5. Les planches sont suspendues à deux mécanismes 6, 7 (Figure 1) composés chacun de deux ensembles biellemanivelle 8a, 8b. Les bielles telles que 9a, 9b du mécanisme 6 sont calées de façon sensiblement symétriques des bielles correspondantes du mécanisme 7 par rapport au plan médian longitudinal M de la machine. Chaque ensemble 8a, 3b comprend un volant Ila, îîb muni d'un contrepoids d'équilibrage 12 semi-circulaire dont le centre de gravité est diamétralement opposé, sur le volant, à la tête de bielle. Les deux pieds de bielle 13a, 13b sont réunis dans un dispositif d'accouplement et de guidage 14 (Figure 2). Dans chacun des mécanismes 6 et 7, le volant lla est cranté pour coopérer avec une courroie crantée 15 qui le relie à une poulie 16 de diamètre moitié de celui du volant. Chacune des poulies 16 est calée sur un bout d'arbre 17 d'un renvoi d'angle 18 attaqué par un arbre de distribution 19 lui-même actionné par un moteur 21. Les renvois d'angle 18 sont disposés de manière que les poulies 16, et par conséquent les volants des mécanismes 6 et 7, tournent en sens inverse. Chacune des poulies 16 comporte une gorge circulaire 22 dans laquelle est fixée une masselotte excentrée 23. Le calage angulaire relatif d la masselotte 23 et des contrepoids 12 est tel que cette masselotte soit au point mort haut quand les contrepoids sont au point mort haut ou bas. il s'ensuit que, quand la masselotte est au point mort bas, les contrepoids se situent sur les diamètres horizontaux des volants. La masse m2 de la masselotte 23 est calculée conformément à la formule où mp est la masse de la planche à aiguilles associée à la bielle considérée, Bb est la masse de la bielle, b est la longueur de la bielle entre axes de tête et de pied, b2 eSt la distance du centre de gravité de la bielle à l'axe de la tête de bielle, g est le rapport de la longueur du bras de manivelle à la longueur de la bielle ( r ) = b r est la longueur du bras de manivelle, d2 est l'excentration du centre de gravité de la masselotte de la pièce tournante. Les données géométriques ont été reportées sur le schéma de la Figure 3. On voit sur ce schéma que les volants tournent en sens contraire l'un de l'autre, à des vitesses respectives LO et - X ,tandis que les poulies tournent à des vitesses 2 W et - 2 oJ . On comprend facilement que les réactions de guidage N et N' s'annulent par effet de symétrie, ainsi que les couples de renversement OA.N et O'A'.N' qui en résultent. Les réactions latérales des contrepoids et masselottes s'annulent également par raison de symétrie. Les masses des contrepoids 12 des volants sont calculées de façon connue en soi pour annuler à la fois la force centrifuge relative à la tête de bielle et des forces d'inertie primaires XT1 et X'T1 L'expérience montre que les masselottes des poulies développent des forces verticales qui équilibrent les forces d'inertie secondaires XT2 et X'T2 , quand elles sont calculées suivant la formule précitée. I1 est à noter que la transmission par courroie crantée permet de conserver rigoureusement le calage initial. Dans l'exemple décrit, les données numériques sont les suivantes mp = 6-8 kg mb = 8,4 kg w = 2000 tr/min. b2 = 120 mm b = 360 mm r = 37,5 mm Ces valeurs conduisent, par un calcul connu, à une valeur de force d'inertie secondaire (pour ces données XT2 = 12.131 N soit une force égale au poids d'une masse de 1.230 kg, ce qui montre bien l'importance considérable des forces d'inertie secondaires à de telles vitesses. Avec, comme donnée complémentaire : d2 = 80 mm, la formule précitée donne pour la masselotte une masse m2 = 0,864 kg. L'adjonction de cette masse relativement réduite annule l'effet des forces d'inertie secondaires et permet de pousser la cadence de frappe jusqu'à 2000 coups/min en pointe, et 1500 coups/min en régime continu. On a représenté sur les Figures 4 à 7 diverses dispositions qui peuvent être adoptées en fonction de contraintes particulières. Sur les Figures 4 et 5, les arbres ll9a, 119b et 219a, 219b des mécanismes sont perpendiculaires à la direction d'avance de la nappe(F)ètte disposition est relativement avantageuse, car elle évite l'emploi de renvois d'angle. Toutefois, elle n'est applicable que si la largeur de la machine n'est pas trop grande, en raison des vibrations de torsion qui pourraient prendre naissance dans les arbres longs assurant la transmission, à savoir les arbres 117a, 117b des poulies (Figure 4) ou les arbres 219a, 219b des mécanismes (Figure 5). Cet inconvénient a moins de risque de se produire dans les réalisations des Figures 6 et 7, où les arbres 419a, 419b et 519a, 519b des mécanismes sont courts, ainsi que les arbres 417a, 417b et 517a, 517b des poulies,tous ces arbres ént parallèles à l'avance de la nappe. Bien entendu, cette disposition nécessite ltem- ploi de renvois d'angle 18. Dans les deux cas, on peut soit attaquer les poulies 116a, 116b et 51-, 516b qui transmettent leur mouvement aux volants (Figures 4 et 6), soit attaquer les volants qui transmettent leur mouvement aux poulies. Le choix entre les deux solutions est fonction des circonstances particulières de chaque installation. Sur les Figures 4 à 7, on a représenté les masselottes des poulies au point mort bas et les contrepoids des volants sur les diamètres horizontaux des volants, ce qui correspond bien au calage indiqué plus haut. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et l'on pourrait concevoir de nombreuses variantes de réalisation dont notamment les Figures 4 à 7 donnent quelques exemples. REVENDICATIONS 1. Procédé pour équilibrer les forces d'inertie des pièces en mouvement dans une aiguilleteuse pour nappes non-tissées, comprenant une planche à aiguilles animée d'un mouvement alternatif par rapport à un bâti grâce à au moins une paire d'ensembles bielle-manivelle, les axes de rotation des manivelles étant parallèles, dans lequel on munit chaque manivelle d'un contrepoids d'équilibrage de valeur prédéterminée, caractérisé en ce qu'on élimine les forces d'inertie secondaires en associant à chaque ensemble bielle-manivelle au moins une masselotte excentrée qu'on fait tourner autour d'un axe parallèle à celui de la manivelle, à une vitesse angulaire sensiblement double de celle de la manivelle. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on associe chaque planche à aiguilles deux paires d'ensembles bielles-manivelles, les manivelles d'un même ensemble étant accouplées deux à deux sur un même arbre et les deux arbres, parallèles entre eux, étant entrainés en rotation en sens contraires ainsi que les masselottes d'équilibrage des forces d'inertie secondaires. 3. Procédé conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on cale ladite masselotte excentrée de manière qu'elle soit au point mort haut quand le contrepoids de la manivelle associée est au point mort haut ou bas. 4. Procédé conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que la masse de la masselotte excentrée d'équilibrage des forces d'inertie secondaires répond sensiblement à la formule ou mp est la masse de la planche à aiguilles associée à la bielle considérée, mb est la masse de la bielle, b est la longueur de la bielle entre axes de tête et de pied, b2 est la distance du centre de gravité de la bielle à l'axe de la tête de bielle, q est le rapport de la longueur du bras de manivelle à la longueur de la bielle, r est la longueur du bras de manivelle, d2 est l'excentration du centre de gravité de la masselotte de la pièce tournante. 5. Aiguilleteuse, appliquant notamment un procédé conforme-à l'une des revendications 1 à 4, comprenant au moins une planche à aiguilles animée d'un mouvement alternatif vertical par rapport h un bâti grâce à au moins une paire d'ensembles bielle-manivelle attelés à ladite planche, d'axes parallèles et pourvus de contrepoids d'équilibrage de valeur prédéterminée, caractérisée en ce qu'elle comprend, en association avec chaque ensemble, une masselotte d'équilibrage montée rotativement autour d'un axe parallèle à celui de la manivelle, des moyens étant prévus pour entraîner en rotation cette masselotte à une vitesse angulaire sensiblement double de celle de la manivelle 6.Aiguilleteuse conforme à la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend deux paires d'ensembles bielle-manivelle, montés suivant deux axes parallèles -entre eux, des moyens de transmission étant prévus pour faire tourner ces manivelles en sens contraires d'un arbre à l'autre, tandis que les contrepoids d'équilibrage et les masselottes sont respectivement en positions symétriques. 7. Aiguilleteuse conforme à l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que la masselotte d'équilibrage des forces d'inertie secondaires est calée de manière qu'elle soit située au point mort haut quand le contrepoids de la manivelle qui lui est associée est au point mort haut ou bas. 8. Aiguilleteuse conforme à la revendication 7, caractérisée en ce que la masselotte est portée par une pièce tournante reliée mécaniquement à la manivelle. 9. Aiguilleteuse conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens moteurs sont reliés directement à la pièce tournante portant la masselotte, des moyens de transmission étant prévus entre cette pièce tournante et au moins un ensemble bielle-manivelle pour faire tourner celle-ci à une vitesse moitié de celle de ladite pièce tournante. 10. Aiguilleteuse conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens moteurs sont reliés directement à la manivelle, des moyens de transmission étant prévus entre la manivelle et la pièce tournante pour entraîner cette dernière à une vitesse angulaire double de cellegde la manivelle. 11. Aiguilleteuse conforme à l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que la pièce tournante portant la masselotte est reliée à la manivelle par une courroie crantée.