Brevet FR2477586A1 — publié le 19810911

Dispositif de commande de l'insertion de trame dans un métier à tisser sans navette et métier à tisser pourvu d'un tel dispositif. La présente invention concerne l'industrie textile et plus particulièrement les métiers à tisser sans navette dans lesquels l'insertion de trame est réalisée à l'aide d'au moins un porte-duite rigide ou souple effectuant un mouvement de va etvvient entre un point extérieur au bord de la laize et le milieu ou l'autre extrémité de ladite laize. Entre cha- que cycle des porte-duite, le peigne serre le fil de trame qui vient d'être inséré contre le tissu déjà formé. Généralement, la commande des différents mouvements précités est réalisée à partir de cames entrainées en rotation par un moteur. Le battant qui actionne le peigne et les porte-duite sont solidaires d'un levier, couramment appelé "losange" en raison de sa forme. La pointe inférieure de ce losange effectue librement un mouvement de va,et,vient vertical dans une coulisse ; la pointe supérieure sur laquelle s'articule un porte duite déplace celui-ci horizontalement et le centre du losange, relié par un levier au battant exécute un mouvement en arc de cercle. Le losange est ainsi soumis à de violentes contraintes ; c'est une pièce massive pour ne pas subir de déformations ou même casser.Tout cet ensemble mécanique est lourd,sa mise en mouvement consomme énormément d'énergie avec un rendement déplorable et fait beaucoup de bruit. On est ainsi limité pour la vitesse de fonctionnement de ce type de métier (souven'c désigné sous le terme de métier "à aiguilles"), alors que les tendances actuelles font rechercher une augmentation de production par une augmentation de la vitesse des machines. On a déjà recherché des mécanismes de commande des aiguilles (ou porte-duite analogues), pour les métiers à tisser sans navette, présentant moins d'inertie, comportant moins de pièces en mouvement alternatif et permettant des vitesses plus élevées. C'est ainsi qu'on a proposé d'animer d'un mouvement sinusoïdal rectiligne la ou les aiguilles du métier au moyen d'un système planétaire dit "cercle de cardan". Ce système connu sera décrit plus en détail dans ce qui suit et il suffit de rappeler ici qu'il comprend essentiellement deux roues dentées ayant des diamètres dans le rapport 1 à 2, reliées entre elles par une transmission desmodromique (à chaine ou à engrenage). La grande roue est fixée au båti du métier, tandis que la petite roue tourne autour de la grande à la façon d'un planétaire et est solidaire d'un bras tournant dont l'extrémité est articulée sur l'organe à entrainer (l'extrémité de l'aiguille du métier). Suivant le principe du cercle de Cardan, cette extrémité du bras tournant décrit une droite, d'un mouvement sinusoidal, lorsque la vitesse de rotation est uniforme. Un tel système de transformation de mouvement paraissait séduisant car, à l'inverse du mécanisme classique "à losange", il ne comprend aucune pièce en mouvement alternatif, mais seulement des pièces en rotation tournant toujours dans le même sens. Malheureusement, il est apparu dans la pratique qu'un tel système de transmission faisait apparaitre, notamment dans la liaison (par chaine ou engrenage) entre les deux roues dentées des efforts alternés très importants qui nécessitaient des renforcements des pièces, un alourdissement de l'ensemble en mouvement et une usure rapide de a transmission. En définitive, un tel système ne permettait pas, dans la pratique,l'augmentation de vitesse souhaitée sur les métiers, et il n'a été que peu utilisé, souvent même abandonné. Cependant, la demanderesse a cherché à remédier aux inconvénient s de ce système de transmission dérivé du cercle de Cardan et les perfectionnements qu'elle a trouvéspermettent d'obtenir un accroissement de vitesse d'environ 250 % par rap port aux métiers avec système de transmission connu, à 1,losange" ou à "cercle de Cardan". L'invention a pour objet un dispositif de commande d'insertion de trame "à cercle de Cardan" dans lequel le bras tournant, qui est solidaire du pignon de petit diamètre et qui est articulé, à l'une de ses extrémités, sur le porteduite à actionner, comporte un prolongement, à l'opposé de la dite extrémité par rapport au centre du pignon, ce prolongement portant une masse d'accumulation et de restitution d'énergie. Cette masse est en accélération lorsque l'extrémité du bras (et par conséquent le porte duite) est en décélaration, et inversement, grâce à quoi le pignon de petit diamètre n'est plus soumis aux efforts alternés précités qui limitaient les vitesses d'utilisation du système à Cercle de Cardan. La régularisation obtenue grâce à cette accumulation et restitution d'énergie est telle que, comme on le verra plus loin, la liaison (par chaise, courroie ou engrenage) entre les deux roues dentées ne transmet plus aucune force en fonctionnement à régime stable et assure seulement le maintien en synchronisme des deux roues. La description qui suit ainsi que les figures annexées feront mieux comprendre l'intérêt de l'invention. - la figure 1 est une vue simplifiée de face d'un métier à tisser comportant un tel dispositif de transmission - la figure 2 représente un cercle de Cardan - la figure 3 montre un dispositif de commande conforme à l'invention ; - la figure 4 représente un tel dispositif vu de profil - la figure 5 représente le dispositif dans la position de transfert de la duite d'un porte-duite à l'autre ; - la figure 6 représente le dispositif dans la position où le porte-duite est totalement sorti de la foule ; - la figure 7 explique un procédé de détermination de la masse d'accumulation et de restitution d'énergie. vue La figure 1 est une7schématique de face d'un métier à tisser sans navette dans lequel les aiguilles sont actionnées par un système à cercle de Cardan". Le métier comprend de façon classique un bâti 2, un peigne 4 monté sur un battant 6, une première aiguille 8 ou aiguille d'amenée qui saisit l'extrémité d'un fil de trame 10 provenant d'une réserve 12 et qui l'amène, dans la foule formée par les fils de chaine provenant d'une ensouple 13, jusqu'au voisinage du milieu du métier. Une deuxième aiguille 8', ou aiguille de tirage, rencontre la première aiguille vers le milieu du métier et lui reprend le fil de trame pour le tirer dans la deuxième moitié de la foule jusqué hors de celle-ci. Le peigne 4 serre ensuite le fil -de trame qui vient d'être inséré contre le tissu déjà formé qui s'enroule sur un rouleau 15. Chacune des aiguilles est animée d'un mouvement de va. et-vient, en opposition, suivant l'axe XX', par un mécanisme d'entrainement à cercle de Cardan 14-14'. L'extrémité extérieure 16 de chaque aiguille est arti- culée à l'extrémité du bras tournant 18 du mécanisme d'entrae- nement. I1 sera surtout question dans ce qui suit des métiers dans lesquels le porte-duite est une aiguille ou lance rigide, mais l'invention s'applique à tout porte-duite, rigide ou souple,mouflé ou non, animé d'un mouvement de va-etXvient. Egalement on considérera surtout le cas de métiers à deux aiguilles fonctionnant en opposition, l'échange du fil de trame entre les deux aiguilles se faisant ou non vers le milieu du métier, mais l'invention s'applique également à des métiers, notamment de petitelargeur, ne comportant qu'une seule aiguille. On va rappeler maintenant, à l'aide de la figure 2, le principe du système de transformation de mouvement dit a cercle de Cardan. Une roue fixe 20 est reliée par une channe 22 à un pignon 24 dont le diamètre est égal à la moitié du diamètre de la roue 20. Ce pignon peut tourner autour de son axe 26. Les axes respectifs 26 et 28 du pignon 24 et de la roue 20 sont rigidement liés par une manivelle 30. Quand on fait tourner la manivelle 30 autour de l'axe 28 dans le sens de la flèche F2, le pignon 24 tourne autour de la roue fixe 20, à la façon d'un planétaire, et tourne sur lui-m8me dans le sens de la flèche F1 autour de son axe 26, du fait de la liaison par chaîne 22. Dans ce mouvement, un point M, rigidement lié au pignon 24 et situé à une distance O'M du centre de ce pignon telle que O'M soit égale à la distance des centres 00' de la roue 20 et du pignon 24,est animé d'un mouvement sinusoidal sur une droite X-X' passant par le centre 0 de la roue 20. L'élongation maximale du point M est égale à deux fois la distance 00'. D'autre part, l'angle de rotation du centre 0' du pignon 24 autour du centre Ode la roue 20 est égal à la moitié de l'angle de rotation du pignon 24 autour de son axe 26. Le segment O'M représenté sur la figure 2 correspond au bras tournant 18 dont il a été question dans ce qui précède et c'est son extrémité M qui est articulée à l'extrémité 16 de l'aiguille 8 à entraîner. Les figures 3 et 6 représentent une réalisation dérivée du cercle de Cardan. La roue fixe 20 porte une denture 32 destinée à engrener avec une courroie crantée 34 qui engrène également avec la denture du pignon 24. La liaison par courroie crantée a été préférée parce qu'elle est silencieuse et que les courroies actuelles présentent une bonne stabilité dimentionnelle qui se conserve dans le temps mais tout autre mode de liaison (par exemple, une channe ou un ou -plusieurs pignons intermédiaires) ne sort pas des limites de l'invention. La roue 20 est montée fixe sur un tube 36'porté par une partie 38 du bSti 2 du métier. La manivelle rotative 30 présente 2 alésages (correspondant aux centres O et O' sur la figure 1) dont les centres sont distants d'une longueur L. Dans l'un 4 de ces alésages (40) est claveté un arbre 42 qui tourillonne dans le tube 36 et qui est entraîné en rotation, par l'intermédiaire d'un train d'engrenage non représenté, à partir du moteur ou de l'arbre principal du métier. L'autre alesage 4t de la manivelle 30 forme un palier dans lequel tourillonne un arbre 45 sur lequel est calé, d'une part le pignon 24 et, d'autre part, le bras tournant 18 (correspondant au segment QwM de la figure 2). Le bras tournant 18 est ainsi solidaire du pignon 24 et il porte à son extrémité 48 un axe ou une articulation 50 sur laquelle s'articule l'extrémité 16 de l'aiguille porteduite 8. La distance entre l'axe de arbre 46 et l'axe de l'articulation 50 de l'aiguille est également rigoureusement égale à L. Conformément Èi à l'invention, le bras tournant 18 est pourvu, à son extrémité opposée à l'extrémité 28 et, donc, de l'autre c6té de l'arbre 48 d'un prolongement 51 qui porte une masse 52 d'accumulation et de restitution d'énergie dont le r61e et la détermination seront décrits dans ce qui suit à propos du fonctionnement du mécanisme de transmission. Dans le cas d'un métier à deux aiguilles, deux dispositifs identiques sont montés respectivement chacun d'un côté du métier (figure 1) chacun étant relié à l'extrémité d'une aiguille porte-duite 8 ou 8'. Les deux systèmes sont placés de façon que l'axe d'articulation 50 décrive une trajectoire horizontale, chaque aiguille étant retenue et guidée, lorsqu'elle est en position sortie de la foule par un guide 54 (figure 1) dans lequel coulisse l'aiguille. Le fonctionnement de l'un de ces dispositifs est le suivant Dans la position représentée sur la figure 6, l'aiguille 8 est à sa position extreme à l'extérieur de la foule. La manivelle 30 est entraînée en rotation par son arbre 42, le centre du pignon 24 décrit donc un cercle autour du centre la roue fixe 20. GrSce à la liaison entre le pignon 24 et la roue fixe 20, par l'intermédiaire de la courroie 34, le pignon 24 tourne sur lui meme autour de son axe 46 et entraîne donc en rotation le bras tournant 18 dont l'extrémité 48 décrit une horizontale. L'aiguille 8 décrit donc une horizontale et pénètre dans la foule. Lorsque le pignon a effectué sur lui-même un demitour, le système présente la configuration de la figure 5 et l'aiguille a atteint le milieu de la foule où elle transfère la duite à la deuxième aiguille (non représentée) qui est commandée en synchronisme, mais en sens inverse par le deuxième mécanisme.Le pignon 24 continuant de tourner,l'ai- guille 8 amorce son mouvement de recul. Par exemple, quand la manivelle 30 aura encore tourné de 60 , la commande présente l'aspect de la figure 3. Quand le pignon aura effectué une rotation complète, le sytème aura retrouvé l'état de la figure 6. De cette description,il ressort que la distance des centres de la roue 20 et du pignon 24 doit être égale au quart de la longueur de course de l'aiguille 8. Cette course est subtentiellement plus longue que la demi-largeur de la laize. En effet, pour que le peigne ait le temps de serrer la trame nouvellement introduite contre le tissu déjà formé, il faut que l'extrémité de l'aiguille 8 qui porte la duite recule au-delà du bord de la laize. Cette distance est à déterminer pour que le peigne puisse fonctionner en toute sécurité tout en étant aussi courte que possible pour ne pas trop diminuer la production du métier. I1 est admis que le temps de fonctionnement du peigne doit occuper environ le quart du cycle de tissage. On va montrer maintenant les inconvénients rencontrés jusqu'à présent avec les systèmes de transformation de mouvement basés sur le principe du cercle de Cardan, dans l'application aux métiers à tisser, et comment le perfectionnement apporté par la demanderesse rémédie à ces inconvénients. Si on reprend le schéma de principe de la figure 2 et qu'on considEe que la masse de l'aiguille et du bras tournant sont concentrés en M, cette masse M est soumise, à chaque cycle, à deux périodes d'accélération et deux périodes de décélération. Les efforts correspondants sont transmis, par l'intermédiaire du bras 18, au pignon 24 qui subit donc des couples alternés. I1 en résulte donc que les deux brins de la chaîne 22 (ou de la courroie 34) sont alternativement en tension et détendus. Si, comme cela a été essayé, on remplace la chaîne par un ou plusieurs pignons -intermédiaires, on retrouve le même inconvénient et on ne peut atteindre ni une vitesse suffisante, ni une longévité acceptable. Ces efforts alternés, de plus, se transmettent par l'intermédiaire du bras 00' à l'axe de commande moteur, situé en 0, et engendrent des variations du couple moteur, qui provoquent des irrégularités importantes du mouvement principal de la machine. L'absorption de ces irrégularités ne pourrait se faire que par des volants dont la présence est toujours préjudiciable à l'obtention de départs et d'arrêts rapides. La demanderesse est partie de cette constatation que si on fait comporter au bras 18 un prolongement 18' (indiqué en traits interrompus sur la figure 2), au delà du centre 26 du pignon 24, et de même longueur que le bras 18, l'extrémité de ce prolongement décrit une droite d'axe ZZ' perpendiculaire à l'axe XX' et passant par le centre O de la roue fixe 20. Si à l'extrémité de ce prolongement 18', on fixe une masse M', cette masse subit également, par cycle, deux périodes d'accélération et deux périodes de décélération, mais lorsque M est en accélération M' est en décélération et vice versa. I1 en résulte que si l'aiguille (attelée au point M) est en décélération, la masse M' recueille et accumule l'énergie que lui cède masse M, alors que, au contraire, lorsque la masse M' est en décélération, elle restitue son énergie, par l'intermédiaire du bras 18'-18, à la masse M qui effectue ainsi son accélération. On voit dont que, en régime établi, les échanges d'effort peuvent se faire uniquement par l'intermédiaire du bras 18-18'. Dans ce cas la masse M' doit être égale à la masse M de l'ensemble de l'aiguille avec son articulation, supposé rassemblé en M. On voit que la pièce 18-18' travaille à la flexion alternée, dans le plan de la figure, et que sa forme a alors (en pointillé fig.2) interêt à se rapprocher de celle d'un losangeX Les efforts alternés ne sont plus appliqués à la liaison mécanique (chaîne ou engrenage) entre la roue fixe 20 et le pignon 24. C'est grâce à ce perfectionnement qu'on a pu remplacer la liaison à chaîne ou engrenage par une simple courroie crantée. Pour des raisons constructives et d'encombrement, on peut ne pas donner au prolongement 18' la même longueur que celle du bras tournant 18, mais seulement une longueur réduite comme il est représenté par le prolongement 51 sur les figures 3 à 6, à condition que ce prolongement ait une masse plus importante. Dans ces conditions, la masse d'accumulation et de restitution d'énergie 52 (figures 3 à 6), qui correspond à la masse M' (figure 2), ne décrit pas l'axe ZZ', mais une ellipse allongée de grand axe ZZ'. Malgré cela, lorsque l'aiguille 8 est en période d'accélération, la masse 52 est en période de décélération, et vice-versa, si bien que le processus d'accumulatinn et de restitution d'énergie décrit plus haut se produit également. De préférence, pour que l'ellipse que décrit la masse M' soit suffisamment allongée, on situe le centre a gravité de ladite masse à une distance de l'axe O' du pignon comprise entre 1/4 et 1/1 de la longueur du bras tournant 18. On va décrire maintenant, à propos de la figure 7, le procédé de détermination de la masse 52 d'accumulation et de restitution d'énergie. 0 représente le centre de la roue 20, 0' celui du pignon et M le centre de l'articulation de l'aiguille 8. L'aiguille 8 est assujétie à décrire l'axe OX. Elle pourrait être équilibrée par une masse 100, située à l'arrière de celle-ci, elle n' aurait alors aucune réaction sur les fils de chaîne et ne necessitexait donc pas de guidage dans la foule, la force à transmettre au point M d"ar- ticulation de l'aiguille serait de ce fait plus élevée. Toutefois, il est possible de guider 11 extrémité de l'aiguille hors de la foule par un guide fixe 54 (figure 1), et de guider l'aiguille elle-même dans la foule au moyen d'une part des fils eux-mêmes en position ouverte, et d'autre part par le peigne. Il n'est donc pas nécessaire d'ajouter la masse d'équilibrage 100 ; et est possible de considérer que la masse totale de l'aiguille est concentrée en M. On a vu précédemment que les accélérations de cette masse M provoquent en O' des variations de couple qu'il s' agit d'annuler par la presence d'une masse 52 au délà de O' sur le prolongement 51, le bras 18 travaillant alors à la flexion dans le plan de la figure. Ce couple égal et oppose sera donné par une masse 52 située à une distance 0'0" telle que:Masse52 x 0'0" = Masseaiguille x O'M. On voit qu'on n'a pas non plus avantage à trop raccourcir la distance 0'0", sous peine d' alourdir énormément la masse 52 et par là même d'alourdir une masse 102 d'équilibrage général portée par la manivelle 30, bien que cette masse n'ait pour seul office que de soulager les roulements situés en 0, et d'éviter la propagation des vibrations au bâti. Cette masse 102 n'intervient ni dans l'qui librage des masses alternatives, ni dans l'annulation de l'irrégularité du mouvement moteur en O. Un compromis entre l'encombrement (0'0" = OM) et l'importance de la masse 52 peut être choisi pour 0'0" = 1/4 à 1/2 de O'M, par exemple. Comme il a été indiqué ci-dessus, le transfert de la duite d'une aiguille à l'autre se produit au moment où la commande présente la configuration de la figure 5. Le système est alors complètement tendu, par conséquent aucune élasticité due à la flexion ne peut perturber le transfert de la duite qui s'effectue avec précision et sécurité. D'autre part, du fait de la suppression des efforts alternés, la courroie 34 ne transmet pas de force et la vitesse de fonctionnement peut être très élevée. Celle-ci n'est plus limitée que par des impératifs du tissage et non par la mécanique. Des vitesses dépassant 700 coups/minute ont été obtenues (au lieu de 250 à 300 pour des métiers à aiguille classiques), avec des amplitudes d'aiguille correspondant à des métiers de deux mètres de laize. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à 1' bomme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. C'est ainsi qu'on peut prévoir, sur le bras tournant, des moyens de réglage pour faire varier soit le poids, soit la distance par rapport à l'axe du pignon, de la masse d'accumulation et de restitution d'énergie 52, en fonction du poids des aiguilles utilisées. D'autre part, on a surtout indiqué dans ce qui précède le cas où l'aiguille 8 est directement attelée, par l'articulation 16, à l'extrémité du bras tournant 18, mais il est bien évident que l'attelage de l'aiguille sur le bras tournant peut être fait par l'intermédiaire de tout système classique multiplicateur de déplacement, par exemple une courroie mouflée. REvEDI CATIONS 1 - Dispositif de commande d'insertion de trame, pour métier à tisser sans navette dans lequel la trame est insérée à l'aide d'au moins une aiguilleiporte-duite animée d'un mouvement de va-et-vient dans la foule et jusque au-delà du bord de la laize, la duite déposée dans la foule par l'aiguille étant ensuite serrée par le peigne contre le tissu déjà formé pendant le temps où la ou les aiguilles se déplacent hors de la foule, ledit dispositif étant du type dans lequel l'aiguille est animée d'un mouvement sinusoïdal rectiligne sous l'action d'un système mécanique dit "Cercle de Cardan" qui comprend essentiellement une grande roue fixe, une manivelle entraînée par des moyens moteurs en rotation autour du centre de la roue fixe, un petit pignon.tournant monté à l'extrémité de la manivelle et relié par une liaison desmodromique à la roue fixe, et un bras tournant solidaire du pignon à l'extrémité duquel s'articule l'aiguille porte-duite, ledit dispositif étant caractérise en ce que ledit bras tournant est pourvu d'un prolongement au-delà de l'axe du pignon, dans la direction opposée à ladite extrémité articulée sur l'aiguille et en ce que ledit prolongement porte une masse d'accumulation et de restitution d'énergie, grâce à quoi la liaison desmodromique précitée n'est soumise qu'à des efforts minimes. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison desmodromique précitée entre la roue fixe et le pignon est constituée par une courroie crantée engrènant dans des dents prévues sur la roue fixe et le pignon. 3 - Dispositif suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la manivelle précitée porte un contrepoids équilibrant le poids de l'ensemble articulé constitué par la manivelle, le bras tournant avec sa masse d'accumulation et de restitution d'énergie, et l'aiguille. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le centre de gravité de la masse d'accumulation et de restitution d'énergie est situé à une distance de l'axe du pignon comprise entre 1/4 et 1/1 de la longueur du bras tournant mesurée entre l'axe du pignon et l'articulation sur l'aiguille. 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu, sur le bras tournant, des moyens pour faire varier l'un des facteurs, poids ou position par rapport à l'axe du pignon, de la masse d'accumulation et de restitution d'énergie, suivant le type d'aiguille utilisé. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité de l'aiguille porteduite est attelée à l'extrémité du bras tournant par l'intermédiaire d'un mécanisme multiplicateur de mouvement, notamment un mécanisme à courroie mouflée. 7 - Métier à tisser sans navette caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de commande de la ou des aiguilles porte-duite conforme à l'une des revendications 1 à 6.