Brevet FR2474231A1 — publié le 19810724

t'invention se rapporte à une machine permettant d'envelopper un produit linéaire d'un ruban ou d'un fil se déposant en hélice sur ledit produit. Il peut s'agir par exemple soit de doter un conducteur électrique nu d'un ruban d'isolement, soit de lier en cible un faisceau de conducteurs ou de cibles élémentaires au moyen d'un fil de guirlandage. L'invention concerne plus précisément une machine du genre comprenant - un tube rectiligne fixe à travers lequel défile le produit à envelopper (conducteur ou cible), - une douille tournant coaxialement autour dudit tube et portant un bobinot de produit a'enveloppement (ruban ou fil), - un bol tournant coaxialement autour dudit tube et dudit bobinot, entratné en rotation par un arbre de commande et portant des rouleaux de guidage du produit d'enveloppement qui se déroule du bobinot et se dirige vers le produit à envelopper, - un compensateur de tension comprenant une tige mobile en rotation autour du bobinot par rapport au bol et sollicitée dans un sens par la tension du produit d'enveloppement, lequel passe sur cette tige à sa sortie du bobinot, et dans le sens opposé par un ressort de rappel en direction d'une butée solidaire du bol, et - un dispositif de contrôle de la vitesse de rotation du bobinot par rapport à celle du bol. Dans les machines connues de ce genre, ce dernier dispositif est essentiellement constitué par une bande de freinage du bobinot attachée d'une part à la tige mobile du compensateur et d'autre part en un point du bol. Sus la commande du compensateur, cette bande se tend ou se détend et ralentit plus ou moins la rotation du bobinot, qui tourne fou avec sa douille porteuse en étant simplement 'entras par le produit d'enveloppement, de manière à stabiliserla tension dudit produit issu du bobinot. Un tel mode de régulation implique l'emploi de bobinots relativement légers (galettes), car son efficacité serait insuffisante dans le cas de bobinots lourds, et le produit d'enveloppement, toujours assez fragile (ruban de papier par exemple), ne manquerait pas de se rompre pendant les régimes transitoires (accélération, décélérkion} où la vitesse du bobinot doit varier assez rapidement. De plus, la masse essentiellement variable d'un bobinot pose de difficiles problèmes. I1 en résulte que les bobinots utilisables ont une faible capacité et qu'il faut les ehan3e souvent pendant la marche de chaque machine. Afin de permettre l'utilisation de bobinots de grande capacité, donc lourds, l'invention a pour objet une machine du genre indiqué, dont le dispositif de contrôle de la vitesse du bobinot comprend des moyens d'entranement positif en rotation de la douille porteuse du bobinot à une vitesse variable par rapport à celle du bol, cette vitesse étant réglée, à partir d'un capteur mesurant la position angulaire du compensateur dans le bol, de telle manière que la tension du produit d'enveloppement quittant le bobinot reste constante.La régulation de la vitesse du bobinot par entraenement positif de celui-ci, lequel n'est donc plus simplement entraSné par le produit quil débite, permet de le sollicibrbeaueoup plus énergiquement et assure un fonctionnement parfait avec des bobinots lourds d grande capacité. Dans une première forme d'exécution, lesdits moyens d'entratnement positif compren nt un coupleur à friction interposé entre le bol et la douille, cette dernière étant entratnée en rotation à partir de l'arbre de commande par l'intermédiaire d'un coupleur éleetro- magnétique qui est excité à partir du capteur de manière à modifier la vitesse de rotation du bobinot par rapport à celle du bol avec glissement corrélatif du coupleur à friction, et à maintenir ainsi constante la tension du produit d'enveloppement. I1 en résulte que l'invention permet de diminuer le nombre d'arrêts dlune machine nécessaires pour changer le bobinots de sorte que le rendement de la machine est accru et que le nombre d'opérateurs préposés au service d'une batterie de machines peut être fortement diminué. /seîon l'invention selon l'invention Dans une deuxième forme d'exécution de la machine/, les moyens d'entraSnement positif du bobinot comprennent un variateur de vitesse qui est commandé à partir du capteur et par l'intermédiaire duquel est entratnée la douille à partir de l'arbre de commande à une vitesse plus ou moins différente de celle du bol suivant les informations fournies par le capteur, de manière à modifier la vitesse de rotation du bobinot par rapport à celle du bol et à maintenir ainsi constante la tension du produit d'enveloppement. Le variateur de vitesse précité peut Etre un variateur mécanique dont le rapport de transmission est réglé à partir du capteur. Suivant une variante avantageuse, le variateur de vitesse est un variateur électronqueconstitué par un moteur à vitesse variable, une dynamo de référence et un bloc de commande électronqueréglant la vitesse du moteur en fonction des informations du capteur et de la dynamo. En général, la valeur maximale de la vitesse de rotation relative du bobinot et du bol pourra être choisie égale à lOX environ de la vitesse de rotation du bol. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut entre mise en pratique. Les figurffl l à 3 représentent en coupe partielle respectivement trois formes d'exécution d'une machine selon l'invention. La figure 4 représente une vue selon la fleche IV d'une partie de l'objet des figures 1, 2 ou 3. On voit sur les figures 1 et 4 qu'une machine selon l'invention smpend un biti vertical 5 monté sur un socle 6 et portant un tube horizontal 7 que parcourt de gauche à droite un cible 8 à traiter,ici ici un simple fil conducteur devant recevoir un ruban d'isolement 9 enroulé en spires hélicordales. Ce ruban est débité par un bobinot 10 calé sur une douille ll qui peut tourner coaxialement autour du tube 7 grSce à deux roulements à billes. Un compensateur de tension du ruban, pouvant osciller librement autour de la douille 11 grâce à un autre paire de roulements à billes,comporte une tige radiale 12 se terminant par un doigt 13 qui est parallèle au fil 8 et sur lequel passe le ruban 9 à sa sortie du bobinot 10.Le ruban 9 passe également, en vue de son guidage jusqu'au fil 8,sur des rouleaux de renvoi 14,15 et sur des rouleaux de chantournement 16 et de jetée 17,tous solidaires d'un bol rotatif 18 coaxial au tube 7 et tournant autour de la douille 11, gracie à deux roulements à billes, sous l'action-d'un-arbre de commande 19 auquel il est relié par une transmission 38 comprenant une poulie 20 calée sur le bol 18 une courroie 21 et une poulie 22 ealée-sur l'arbre 19.La tige 12 du compensateur est rappelée par un ressort 23, accroché en un point du bol 18, contre une butée 24 solidaire de ce dernier. te compensateur est couplé par des pignons 25,26 à un potentiomètre 27 monté dans le bol 18 > 18, qui-constitue un capteur de position angulaire du compensateur et dont les Bornes sont accessibles à l-'extérieur du bol sur trois trotteurs 28 glissant sur une triple piste conductrice 29. Dans la forme d'exécution de la figure 1, le bol 18 est couplé en rotation à la douille 11 par un coupleur à friction 30 taré à un couple constant et capable d'imposer au bobinot une accélération au moins égale à celle du bol. D'autre part, la douille 11 est entraînée en rotation par l'arbre de commande 19 par I'intermédialre d'une trans calée mission 39 comprenant une poulie 31 sur la douille 11 > une courroie 32, une poulie 33 calée sur ltélément de sortie d'un coupleur électro-magnétique 34, une poulie 35 calée sur l'élément d'entrée de ce dernier, une courroie 36 et une poulie 37 calée sur l'arbre 19, Lorsque le fil 8 défile et que le bol 18 tourne, entratné par la transmission 38, le bobinot 10, porté par la douille 11, tourne à la m8me vitesse que le bol 18 à cause dieoupleur à friction 30, en supposant le coupleur électro-magnétique 34 en état de débrayage.La vitesse relative du bobinot et du bol est alors nulle et le bobinot ne délivre pas de ruban 9. La tension de ce dernier augmente ce qui fait pivoter dans le bol le compensateur dont la tige 12 quitte la butée 24. Le mouvement est détecté par le potentiométre 27 qui commande, via une liaison 40, l'alimentation de la bobine d'excitation 41 du coupleur électro-magnétique 34. Etant donné que, par construction, la poulie de sortie 37 de ce dernier (entraSnée par la courroie 32) tourne plus vite que sa poulie d'entrée 35 (entratnée par la courroie 96), l'excitation du coupleur 34 cause un freinage ae la douille 11 (avec glissement corrélatif du coupleur )0) et par conséquent du bobinot 10 qui délivre alors du ruban 9, tandis que le compensateur se stabilise, en l'absence de perturbation, dans une position d'équilibre par rapport au bol pour laquelle la tension du ruban est ccnstante, sa valeur dépendant ae la force réglable du ressort de rappel 23. Soit 1 la vitesse de rotation du bol 18, ,2 la vitesse de rotation du bobinot 10, CM le couple de friction mécanique du coupleur 30 (ce couple est constant), CR le couple dG à la tension du ruban 9 (en parallèle avec le couple CM) CE le couple transmis par le coupleur électro magnétique 34, d le diamètre du fil 8, D le diamètre d'enroulement du bobinot 10 (variable), et p le pas du ruban 9 sur le fil 8. La vitesse relative au = # 2 - #1 du bobinot 10 par rapport au bol 18 a pour expression : 2 LU P2 + (n di2 4w= I , D le signe - signifiant que le sens de la vitesse relative## est opposé au sens de la vitesse absolue su 2 Si par exemple d = 1,2 mm, #1 = 3000 t/mn,p = 27 mm, 90 f D ç 200 mm, on trouve ## = - 130 t/mn pour D = 200 mm ## = - 290 t/mn pour D = 90 mm A l'équilibre, on a CM = CE + CR, ou CE = CM - CR. En régime transitoire (accélération, décélération), l'équilibre est perturbé par l'inertie du bobinot. Le couple nécessaire à l'accélération ou à la décélération du bobinot 10 et de sa douille porteuse 11 peut s'écrire (J étant le moment d'inertie de l'ensemble de ces deux éléments) C=Jdw dt D'où la valeur du couple de friction CM nécessaire en accélération (avec CE = 0) : CM = CR maxi + J.C, et la valeur du couple magnétique CE nécessaire en décélération CE = CM - CR mini + J.C ; si l'on suppose que CR mini a une valeur négligeable, il reste : CE = CM + J.C. Dans cette forme d'exécution, c'est le coupleur à friction - - - - - 30 qui assure l'accélération du bobinot et le coupleur électro-magnétique 34 qui assure sa décélération. Les formules ci-dessus permettent choisir la valeur constante à donner au couple CM et la valeur maximale que doit pouvoir atteindre le couple CE. A titre d'exemple, on peut choisir pour 1 "arbre de commande 19 une vitesse de 1000 t/mn. Le rapport des diamètres des poulies 22 et 20 ainsi que des poulies 37 et 35 étant de 3 : 1, le bol 18 et l'élément d'entrée du coupleur 34 tournent à 3000 t/rn. D'autre part, le rapport des diamètres des poulies 31 et 33 étant de 1,1 : 1, l'élément de sortie du coupleur 34 tourne à 3300 t/-n (en l'absence d'excitation de ee dernier, donc de glissement du coupleur 30). Lorsque le coupleur 34 est suffisamment excité, il est capable de freiner la vitesse de la douille 11 et du bobinot 10 à une valeur égale à D000 = 2730 t/mn 1,1 correspondant à - = - 270 t/-mn, valeur voisine de la valeur calculée plus haut pour un bobinot ayant atteint un diamètre minimal de 90 mm. La vitesse relative uv a donc une valeur maximale égale environ au dix de la vitesse du bol 18. Dans l'exemple représenté (figure 4), c'est un ralentissement du bobinot 10 qui cause une augmentation du débit de ruban 9. Si les spires du bobinot étaient enroulées en sens invers, c'est évidemment une accélération du bobinot qui causerait une augmentation du débit précité; il suffirait alors d'intervertr les poulies 31 et 33. Une remarque analogue peut store faite pour les autres formes d'exécution qui vont maintenant entre décrites. Dans la forme d'exécution de la figure 2, le coupleur à friction 30 est supprimé et la transmission 39 ess modifié. Elle est maintenant constituée par une poulie 41 calée sur l'arbre de commande 19, une courroie 42 et une poulie 43 calée sur l'arbre d'entrée d'un variateur de vitesse mécanique 44 à moto-réducteur, puis par une poulie 45 calée sur l'arbre de sortie de celui-ci, une courroie 46 et une poulie 47 calée sur la douille 11 portant le bobinot 10. Les variations du rapport entre les vitesses de rotation des arbres d'entrée et de sortie du variateur 44 sont commandés à partir des informations fournies par le potentiomètre 27 en fonction de la tension du ruban 9. Lorsque le rapport du variateur est 1 : 1, les transmissions 38 et 39 sont telles que le bobinot 10 et le bol 18 tournent à la mEme vitesse, de sorte que la vitesse relative A w du bobinot est nulle et qu'il ne débite pas de ruban 9. Sous la commande du potentiomètre 27 actionnée par le compensateur 12, 13, le rapport du variateur 44 diminue, de sorte que la douille 11 ralentit et que le bobinot 10 tourne moins vite que le bol 18. Du ruban 9 et alors débité et un état d'équilibre est atteint. A titre d'exemple, la transmission 38 peut être identique à celle de la figure 1, le rapport des diamètres des poulies 41 et 43 être égal à 1 : 1, celui des poulies 45 et 47 être égal à 3 : 1 et le rapport du variateur 44 être compris entre 0,9 et 1. Alors, comme dans le cas de la figure 1, le bol 18 toute à une vitesse de 3000 t/mn et le bobinot 10 à une vitesse comprise entre 3000 et 2700 t/mn, de sorte que la vitesse relative ss peut atteindre 10% de la valeur de la vitesse w 1 du bol 18. La forme d'exécution de la figure 3 se déduit de celle de la figure 2 par une nouvelle modification de la transmission 39. Celle-ci comprend maintenant, à partir de la poulie 41 calée sur l'arbre 19, une courroie 48 et une poulie 49 calée sur l'arbre d'une dynamo de référence 50 puis une poulie 51 calée sur l'arbre d'un moteur électrique 52 à courant continu, une courroie 53 et enfin la poulie 47 calée sur la douille 11, tandis que la vitesse du moteur 52 est réglée par un bloc de commande électronique 54 comparant les informations qu'il reçoit du potentiomètre 27 et de la dynamo de référence 50. Dans l'exemple représenté, le rapport des diamètres des poulies 41 et 49 est de 3 : 1 et celui des poulies 51 et 47 de-l : 1. Le bloc électronique 54 fait varier le rapport des vitesses de la dynamo 50 et du moteur 52 entre 0,9 et 1. Le fonctionnement est alors en tous points sembt le à celui de la machine de la figure 3. En pratique, une machine selon l'invention peut permettre d'utiliser des bobinots de grande capacité pesant 6 ou 7 kg et cela- d'une manière store, sans rupture du produit délivré par les bobinots mame lorsqu'il s'agit d'une fragile bandelette de papier de 5 mm de large et de 0,06 mm d'épaisseur; du fait que la tension dudit produit n'est plus tributaire de la masse des bobinots et denses variations. Une telle machine peut alors fonctionner sans interruption durant 6 à 7 heures à sa vitesse maximale pour enrubanner ou guirlander un conducteur ou un cible défilant à vitesse élevée (par exemple 3000 pas/mn). Le nombre d'opérateurs nécessaire est donc t.rè5- diminué par rapport à celui qu'exigent les machines eonnues- qu'il faut arrêter environ 3 fois par heure pour changer le bobinot et qui nécessitent par suite un opérateur par groupe de 6-ou 7 machines, tandis qu'un même opérateur peut desservir un nombre environ 20 fois plus grand-de machines conformes à l'invention, soit au moins une centaine de machines. REVENDICATIONS 1.- Machine à enrubanner les conducteurs électriques ou à guirlander les cibles, comprenant - un tube rectiligne fixe à travers lequel défile le produit à envelopper (conducteur ou cible). - une douille tournant coaxiaiement autour dudit tube et portant un bobinot de produit d'enveloppement (ruban ou fil), - un bol tournant coaxialement autour dudit tube et dudit bobinot, entratné en rotation par un arbre de commande et portant des rouleaux de- guidage du produit d'enveloppement qui se déroule du bobinot et se dirige vers le produit à envelopper, - un compensateur de tension comprenant une tige mobile en rotation autour du bobinot par rapport au bol et sollicitée dans un sens par la tension du produit d'enveloppement, lequel passe sur cette tige à sa sortie du bobinot, et dans le sens opposé par un ressort de rappel en direction d'une butée solidaire du bol, et - un dispositif de contre de la vitesse de rotation du bobinot par rapport à celle du bel, caractérisée par le fait que ce dernier dispositif comprend des moyens d'entratnement positif en rotation de la douille porteuse du bobinot à une vitesse variable par rapport à celle du bol, cette vitesse étant réglée, à partir d'un capteur mesurant la position angulaire du compensateur dans le bol, de telle manière que la tension du produit d'enveloppement quittant le bobinot reste constante. 2.- Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens d'entratnement positif comprennent un coupleur à friction interposé entre le bol et la douille, cette dernière étant entratnée en rotation à partir de l'arbre de commande par l'intermédiaire d'un coupleur électro-magnétique qui est excité à partir du capteur de manière à modifier la vitesse de rotation du bobinot par rapport à celle du bol avec glissement corrélatif du coupleur à friction, et à maintenir ainsi constante la tension du produit d'enveloppement. 3. - Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens d'entratnement positif comprennent un variateur de vitesse qui est commandé à partir du capteur et par l'intermédiaire duquel est entraînée la douille à partir de l'arbre de commande à une vitesse plus ou moins différente de celle du bol suivant les informations fournies par le capteur, de manière à modifier la vitesse de rotation du bobinot par rapport à celle du bol et à maintenir ainsi constante la tension du produit d'enveloppement. 4.- Machine selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le variateur de vitesse est un variateur mécanique dont le rapport de transmission est réglé à partir du capteur. 5.- Machine selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le variateur de vitesse est un variateur électronique constitué par un moteur à vitesse variable, une dynamo de référence -et un bloc de commande éleetronique réglant la vitesse du moteur en fonction des informations du capteur et de la dynamo. 6.- Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 > caractérisée par le fait que la vitesse de rotation relative du bobinot et du bol est au plus égale à 10% environ de la vitesse de rotation du bol.