Brevet FR2594449A1 — publié le 19870821

L'invention concerne un frein de fil pour machines à retordre, notamment pour machines à retordre à fil double, comprenant un bottier de frein tubulaire qui possède sur sa face supérieure une ouverture d'entrée du fil située sur son axe médian longitudinal, une bague porte-surface de freinage disposée à l'intérieur du bottier de frein à une certaine distance axiale de l'ouverture d'entrée du fil, bague dont l'ouverture est coaxiale à l'axe médian longitudinal du bottier du frein, et un élément de freina- lO ge mobile en direction axiale et en direction radiale, disposé audessus de la bague porte-surface de frein et coopérant avec celle-ci, cet élément de freinage étant de configuration sensiblement en disque muni de bords arrondis avec une forme convexe. Un tel frein de fil est connu et, par exemple, décrit dans le DE-A-857 166. Dans le frein de fil connu, l'élément de freinage, limité radialement dans sa possibilité de déplacement, est appuyé à plat sur la bague portesurface de freinage qui présente une ouverture centrale. En présence d'un accroissement de la tension du fil, l'élément de freinage est repoussé suffisamment loin vers le c8té, par le fil que l'on fait passer entre l'élément de freinage et la bague porte- surface de freinage, pour s'appuyer contre la paroi interne du bottier du frein puis il est relevé d'un c8té. Ce re- lèvement unilatéral de l'élément de freinage conduit à une plus faible sollicitation du fil et, de cette façon, à une réduction de la contrainte de freinage totale. Le frein de fil connu n'est approprié que pour les cas dans lesquels, soit un fil simple, soit un fil déjà doublé traverse le frein de fil en se dirigeant vers la broche. Dans le cas o l'on achemine deux fils simples qui sont bobinés indépendamment l'un de l'autre, chacun sur une bobine séparée dans le frein de fil déjà connu, l'élément de freinage n'obéirait ni au niveau de tension de l'un des fils ni à celui de l'autre fil et l'élément de frei- nage présenterait un comportement indifférent. On connait par ailleurs (DE-OS 33 36 715) un frein de fil dans lequel l'élément de freinage est constitué par une bille qui se pose dans la bague porte-surface de freinage qui présente une configuration conique sur sa face supé- rieure. Un tel frein de fil est de même mal approprié pour l'acheminement de deux fils qui arrivent avec des tensions différentes. On a constaté que, dans ce frein de fil, le fil qui arrive dans un état plus tendu reste entre l'élément de freinage et la bague porte-surface de freinage et, là, subit une tension encore plus élevée sous l'effet du frein. Le fil arrivant avec la tension la plus faible - qui tend également à former des boucles - est tendu à peu près lui aussi d'une façon qui correspond au niveau de la force de freinage produite par l'élément de freinage sphérique. Toutefois, sa plus grande longueur de fil, qu'il possède en raison de son entrée plus déten- due, ne se propage que dans la direction de l'arrivée du fil. Ici également, la longueur excédentaire de fil ne peut former l'équilibrage de longueur qu'avec les tron- çons de fil plus tendus qui viennent à la suite. Le fonc- tionnement est donc soumis à des aléas. On a constaté que l'entrée de fil en partant de bobines croisées bobinées à fil simple dans une broche de retor- dage à double fil est affectée de niveaux de tension très différents pour les deux fils élémentaires. Le problème qui est à la base de l'invention consiste à perfectionner un frein de fil du genre décrit au début du présent mémoire, de telle manière qu'il soit approprié pour l'acheminement de deux fils élémentaires indépen- dants et qu'il réagisse de fagon extrêmement sensible à des inégalités de tension de ces fils élémentaires, de manière que, s'il existe une différence entre les niveaux de tension, le fil le plus tendu soit moins freiné que le fil moins tendu. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que la bague portesurface de freinage présente, sur son c8té dirigé vers l'élément de freinage, une surface de guidage qui descend de l'extérieur vers l'intérieur et qui s'étend avec une symétrie axiale sur toute la région de déplacement axial des surfaces d'appui de l'élément de freinage. Dans le frein de fil selon l'invention, l'élément de frein- nage est animé d'un mouvement oscillant perpendiculaire à son axe longitudinal et d'un mouvement de rotation autour de l'axe longitudinal, sous l'action des deux fils qui passent entre l'élément de freinage et la bague porte- surface de freinage, et qui encerclent l'élément de frei- nage concentriquement de l'extérieur. Le fil le plus tendu déplace alors l'élément de freinage transversalement à son axe longitudinal de telle manière que la valeur de son angle d'embrassement décroisse. Sous l'effet de la translation de l'élément de freinage transversalement à l'axe longitudinal, la valeur globale de l'angle d'embras- sement du fil détendu s'accroit au contraire. Ceci a pour conséquence que le fil le moins tendu est plus fortement freiné que le fil le plus tendu. Par ailleurs, le fil le plus tendu met l'élément de frei- nage en mouvement de rotation, en particulier lorsque sa tension s'accroit trop fortement. L'accroissement de tension possible du fil le plus tendu est limité par ce mouvement de rotation. Il s'est révélé avantageux, pour la configuration et la disposition de l'élément de freinage à l'intérieur du bottier du frein et pour la configuration de la surface de guidage de la bague porte-surface de freinage, que le rayon de l'ouverture d'entrée du fil soit inférieur ou égal au rayon maximal de l'élément de freinage, que la surface de guidage soit de configuration conique ou d'une configuration incurvée avec une courbure concave ou convexe, et, en particulier, que le c8ne qui forme la surface de guidage conique possède un angle d'ouverture compris entre 600 et 1200. Selon une autre caractéristi- que avantageuse de l'invention, le rapport liant la dif- férence entre le rayon maximal de l'élément de freinage et le rayon minimal de l'ouverture d'entrée du fil à la distance axiale séparant le plan moyen de l'élément de freinage du plan médian de l'ouverture d'entrée du fil est dans l'intervalle compris entre 0,15 et 1,0. Ainsi qu'on l'expose plus bas à propos d'exemples de réalisation, dans le frein de fil selon l'invention, l'élément de freinage n'est pas soulevé librement mais il est guidé sur la surface de guidage dans toutes les posi- tions. Il ne peut donc pas se présenter d'état indéfini. On décrit ci-après, en se référant aux dessins annexés, un exemple de réalisation de frein de fil selon l'invention. Sur les dessins, La fig. 1 montre, par une coupe verticale, un frein de fil pendant l'opération d'enfilage; la fig. 2 est une vue de dessus du frein de fil selon la fig. 1; - la fig. 3 représente le frein de fil de la fig. 1 par une coupe partielle verticale, pendant l'opération de freinage; la fig. 4 montre, par une représentation analogue à la fig. 1, une deuxième forme de réalisation d'un frein de fil pendant l'opération d'enfilage; la fig. 5 montre le frein de fil selon la fig. 4 pendant l'opération de freinage; la fig. 6 montre, par une représentation analogue à la fig. 1, une troisième forme de réalisation dtun frein de fil pendant l'opération d'enfilage; la fig. 7 montre le frein de fil selon la fig. 6 pendant l'opération de freinage; la fig. 8 montre, par une représentation analogue à la fig. 1, une quatrième forme de réalisation d'un frein de fil avec deux fils acheminés avec des tensions identiques; la fig. 9 montre le frein de fil selon la fig. 8 en pré- sence de tension de fil différentes; la fig. 10 montre une représentation en perspective d'un élément de freinage pour le frein de fil selon les fig. 8 et 9; la fig. ll est une représentation schématique de la région supérieure d'un frein de fil selon les fig. 1 à 10, qui servira pour l'explication des rapports géométriques. Dans le frein de fil représenté sur les fig. 1 à 3, il est prévu, à l'extrémité supérieure d'une broche creuse 8 d'une bobine qui est simplement indiquée sur la fig. 3, un embout 7 sur lequel est vissé un bottier de frein tubulai- re 6 dans la face supérieure 6a duquel est ménagée une ouverture d'entrée de fil E. Dans le bottier de frein 6, est guidé mobile en translation un piston 3 dont la sur face frontale inférieure s'appuie avec interposition d'un ressort de compression hélicoïdal 5 sur la face supérieure de l'embout 7. Sur la surface frontale supérieure du pis- ton 3, est agencée une bague porte-surface de freinage 4 qui présente une surface conique 4a qui descend de l'exté- rieur vers l'intérieur. Dans l'espace compris entre la bague porte-surface de freinage 4 et le c8té supérieur 6a du bottier 6 de frein, se trouve un élément de freinage 1 qui présente la confi- guration d'un disque à bords arrondis et qui est relié, par l'intermédiaire d'une pièce de liaison 2a qui traverse l'ouverture E d'entrée du fil, à un bouton de retenue 2 situé au-dessus du boîtier 6 du frein. Ainsi qu'on l'ex- plique de façon plus détaillée dans la suite en regard de la fig. 11, le diamètre maximal de l'élément de frei- nage 1 est plus grand que le diamètre de l'ouverture E d'entrée du fil. Le diamètre du bouton de retenue 2 est lui aussi plus grand que le diamètre de l'ouverture E d'entrée du fil mais le bouton de retenue présente, sur sa périphérie, deux évidements 2b pour l'enfilage du fil A. Sur la fig. 1, on a représenté l'opération d'enfilage. Au moyen d'un injecteur non représenté, on produit dans la broche creuse 8 une dépression sous l'effet de laquelle le piston 3 est attiré vers le bas à l'encontre de l'ac- tion de la force du ressort 5. Dans cet état, l'élément de freinage 1 est suspendu au bord supérieur 6a du bol- tier 6 du frein au moyen du bouton de retenue 2 et il se forme un espace intermédiaire entre la surface conique 4a de la bague porte-surface de freinage 4 et l'élément de freinage 1. Comme on peut le voir sur la fig. 1, dans cet état, le frein de fil peut être enfilé librement. Après la suppression de la dépression, le piston 3 est repoussé vers le haut par le ressort 5, avec la bague porte-surface de freinage 4, et l'élément de freinage 1 s'appuie sur la bague porte-surface de freinage 4 ou sur le fil A. Dans la forme de réalisation d'un frein de fil qui est représentée sur les fig. 4 et 5, les éléments identiques sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Dans le bottier 6 du frein, est disposé un élément rapporté 15 le long de la surface interne duquel est guidée la bague porte-surface de freinage 10, laquelle présente la configuration d'un piston et prend appui sur l'embout 7 avec interposition du ressort 5. La surface lOa de la bague porte-surface de freinage 10, qui descend de l'ex- térieur vers l'intérieur avec une forme conique, se pro- longe dans cette forme de réalisation jusqu'à la surface de guidage interne de l'élément rapporté 15 qui présente une surface d'appui annulaire 15a dirigée vers le côté supérieur 6a du bottier 6 du frein. Entre la bague porte- surface de freinage 10 et le côté supérieur 6a du boîtier 6 du frein, est disposé un élément de freinage 6 qui présente la configuration d'un disque à régions marginales incurvées et qui présente, sur son bord, une collerette d'appui 9a. Sur la fig. 4, le frein de fil est ici aussi représenté pendant l'opération d'enfilage, dans laquelle la bague portesurface de freinage 10 est abaissée sous l'effet de la dépression qui règne dans la broche creuse 8. Dans cet état, l'élément de freinage 9 n'est pas appuyé sur la surface lOa de la bague porte-surface de freinage mais, au contraire, il s'appuie par sa collerette 9a sur 8 2594449 la surface d'appui 15a. Cette surface d'appui présente deux encoches 16 (une seule de ces encoches est repré- sentée sur la fig. 4) à travers lesquelles le fil A peut être introduit. Après la suppression de la dépression, la bague porte-surface de freinage 10 s'élève jusqu'à ce que son bord extérieur supérieur se trouve au niveau de la surface d'appui 15a. Maintenant, l'élément de freinage 9 s'appuie sur la surface lOa de la bague porte-surface de freinage 10, ou sur le fil A, comme on l'a représenté sur la fig. 5. Dans le cas du frein de fil représenté sur les fig. 6 et 7, les éléments analogues sont ici encore désignés par les mêmes chiffres de référence. Sur la face interne du bottier 6 du frein, est guidé un piston 12 qui prend appui sur l'embout 7 par sa face inférieure, avec interposition du ressort de compression 5. Sur la surface frontale supérieure du piston 12, est formée la bague porte-surface de freinage 13 qui porte la surface de freinage 13a. Radialement à l'intérieur de la bague porte-surface de freinage 13 est disposé, sur l'embout 7, un support 14 qui traverse le piston 12 de bas en haut. Dans la position du piston 12 abaissée par la dépression, qui est représentée sur la fig. 6, le sup- port 14 émerge de la bague porte-surface de freinage 13 vers le haut et l'élément de freinage ll en forme de dis- que s'appuie sur le support 14. Le support 14 de forme annulaire présente deux encoches 14a, de sorte que, dans cette position, le fil peut être enfilé entre la surface de freinage 13a et l'élément de freinage 11, puis à tra- vers l'encoche 14a. La fig. 7 montre le frein de fil selon la fig. 6 dans la position de travail, dans laquelle le piston 12 est repoussé vers le haut par le ressort 5, de sorte que l'élément de freinage ll est soulevé au-dessus du support 14 et s'appuie maintenant sur la surface 13a de la bague porte-surface de freinage 13 ou sur le fil A. Dans la forme de réalisation selon les fig. 8 à 10, aucun piston n'est disposé à l'intérieur du bottier de frein 6 monté sur l'embout 17 à l'extrémité supérieure de la broche creuse 8 mais, au contraire, l'embout 17 forme lui-même la bague porte-surface de freinage, qui présente une surface de freinage 17a descendant de l'extérieur vers l'intérieur. L'élément de freinage 18 en forme de disque, qui est disposé entre la surface de freinage 17a et le côté supérieur 6a du bottier 6 du frein, est repré- senté de façon plus détaillée sur la fig. 10. Il présente une ouverture centrale 19 servant à l'enfilage d'un fil et qui est reliée au côté extérieur de l'élément de frei- nage 18 par une fente qui s'étend en spirale vers l'ex- térieur. Les deux fils A et B acheminés indépendamment l'un de l'autre sont enfilés à travers l'ouverture centrale 19 de l'élément de freinage 8, par voie pneumatique de la façon habituelle. Lors de la mise en marche de l'opération de retordage et, par conséquent, en présence d'une tension des fils, ces fils sortent de l'ouverture centrale de l'élément de freinage 18 et se placent entre l'élément de freinage 18 et la surface de freinage 17e. Sur les fig. 8 et 9, on a indiqué le comportement du frein de fil dans des cas de tensions identiques ou différentes sur les fils. La fig. 8 montre la position de l'élément de freinage 18 dans le cas de tensions à peu près égales sur les deux fils A et B. Sur la fig. 9, le fil A présente une plus forte tension que le fil B. Ceci a pour conséquence que l'élément de freinage 18 est repoussé radialement vers le côté, dans le sens de la flèche Z, ce qui a pour consé- quence que, pour le fil B, l'angle d'embrassement est agrandi et que le fil subit donc une plus grande action de freinage. Naturellement, tous les freins de fil représentés sur les fig. 1 à 10 sont conçus pour le freinage de deux fils acheminés indépendamment l'un de l'autre. Maintenant, on expliquera de façon plus détaillée les relations géométriques qui règnent de préférence dans les freins de fils représentés sur les fig. 1 à 10. Sur la fig. 11, on a utilisé les désignations correspondant à la fig. 1. Naturellement, les considérations données ci- après sont valables pour toutes les formes de réalisation représentées. Le bottier 6 du frein possède, au niveau de son c8té supérieur 6a, une ouverture E d'entrée du fil, présentant des bords arrondis et un rayon d'ouverture - minimal r. L'espace intérieur du bottier 6 du frein est circulaire dans la partie supérieure, avec un rayon inté- rieur S, tandis que dans la partie inférieure, est disposée la surface de freinage 4a qui descend de l'extérieur vers l'intérieur, la surface conique étant formée par un c8ne possédant un angle d'ouverture y. A l'intérieur du bot- tier 6 du frein, est disposé l'élément de freinage 1 qui possède une épaisseur D en direction axiale et un rayon maximal R. Les régions marginales la de l'élément de freinage 1 possèdent un rayon de courbure t. La distance séparant le plan médian de l'élément de freinage 1 du plan médian de l'ouverture E d'entrée du fil est s tandis que la distance séparant la face supérieure de l'élément de freinage 1 du bord inférieur de l'ouverture E d'entrée du fil a une valeur T. L'arc ou angle d'embrassement entre le fil A et l'élément de freinage 1 est essentiellement composé de deux parties, à savoir, de l'angle a qui correspond à la moitié de il l'angle d'ouverture du cône, soit y/2, et de l'angle qui est donné par la relation R- r -= tg s Ceci signifie que l'angle d'embrassement est fonction, d'une part, de l'angle d'ouverture du c8ne et, d'autre part, du rapport liant la différence entre le rayon maximal R de l'élément de freinage 1 et le rayon minimal r de l'ouverture E d'entrée du fil à la distance axiale s séparant le plan médian de l'élément de freinage 1 du plan médian de l'ouverture E d'entrée du fil. Les valeurs limites théoriques pour les angles a et sont de 900 pour chacun mais, en principe, ces valeurs ne peuvent jamais être atteintes. On a constaté que l'angle d'ouverture du c8ne, qui déter- mine l'angle a, doit être compris dans l'intervalle entre 600 et 120 tandis que le rapport précité qui détermine l'angle 3 est avantageusement compris entre 0,15 et 1,0. On obtient donc pour a l'intervalle de valeurs entre 30 et 60 et, pour P, l'intervalle de valeurs compris entre environ 9 o et 45 . La différence R - S entre le rayon maximal de l'élément de freinage 1 et le rayon intérieur du bottier 6, de mime que la distance axiale T entre la face supérieure de l'élément de freinage 1 et le bord inférieur de l'ouver- ture E d'entrée du fil, et le rayon de courbure t des bords incurvés de l'élément de freinage 1 sont adaptés au diamètre des fils utilisés et doivent être d'à peu près de 10 à 50 fois le diamètre du fil. Le diamètre maximal de l'élément de freinage 1, ctest-à- dire la grandeur 2 R, doit être environ 3 à 5 fois plus grande que l'épaisseur D de l'élément de freinage 1, mesurée en direction axiale. Naturellement, dans toutes les formes de réalisation du frein de fil, on peut prévoir, en remplacement de la surface de guidage conique 4a, des surfaces incurvées, c'est-à-dire, par exemple, des surfaces concaves ou convexes, symétriques par rapport à l'axe central. Dans ce cas, des considérations analogues sont également valables. Revendications 1. Frein de fil pour machines à retordre, notamment pour machines à retordre à double fil, comprenant un bottier de frein tubulaire qui possède sur sa face supérieure une ouverture d'entrée du fil située sur son axe médian lon- gitudinal, une bague porte-surface de frein disposée à l'intérieur du bottier de frein à un écartement axial de l'ouverture d'entrée du fil, dont l'ouverture de l'anneau est coaxial à l'axe médian longitudinal du bottier du frein, et un élément de freinage mobile dans la direction axiale et dans la direction radiale, disposé au-dessus de la bague portesurface de frein et coopérant avec celle-ci, cet élément de freinage étant de configuration sensible- ment en disque muni de bords arrondis avec une forme convexe, caractérisé par le fait que la bague porte-surface de freinage (4, 10, 13, 17) présente, sur son côté dirigé vers l'élément de freinage (1, 9, 11, 18), une surface de guidage qui descend de l'extérieur vers l'intérieur et qui s'étend avec une symétrie axiale sur toute la région de déplacement axial des surfaces d'appui (4a, 10a, 13a, 17a) de lt'élément de freinage. 2. Frein de fil selon la revendication 1, dans lequel le rayon (r) de l'ouverture d'entrée du fil est inférieur ou égal au rayon maximal (R) de l'élément de freinage. 3. Frein de fil selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la surface de guidage (4a, 10a, 13a, 17a) est de configuration conique. 4. Frein de fil selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la surface de guidage est de configuration incurvée avec une forme concave ou convexe. 14 2594449 5. Frein de fil selon la revendication 3, dans lequel le c8ne qui produit la surface de guidage conique (4a, a, 13a, 17a) possède un angle d'ouverture (y) compris entre 600 et 120 . 6. Frein de fil selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le rapport liant la différence entre le rayon maximal (R) de l'élément de freinage la distance axiale (s) séparant le plan médian de l'élé- ment de freinage du plan médian de l'ouverture d'entrée du fil se trouve dans l'intervalle entre 0,15 et 1,0. 7. Frein de fil selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la différence entre le rayon maximal (R) de l'élément de freinage (1, 9, 11, 18) et le rayon inté- rieur (S) du bottier (6) représente 10 à 50 fois le diamètre du fil. 8. Frein de fil selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la distance axiale (T) entre la face supé- rieure de l'élément de freinage (1, 9, 11, 18) et le bord inférieur de l'ouverture d'entrée du fil représente 10 à 50 fois le diamètre du fil. 9. Frein de fil selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le rayon de courbure (t) des bords arrondis (la) de l'élément de freinage (1, 9,11, 18) représente à 50 fois le diamètre du fil. 3o 10. Frein de fil selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le diamètre maximal (2R) de l'élément de frei-- nage (1, 9, 11, 18) est environ 3 à 5 fois plus grand que son épaisseur (D) mesurée en direction axiale. 11. Frein de fil selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la bague porte-surface de freinage (4, 10, 13) est disposée sur la surface frontale supérieure d'un piston (3, 12) guidé mobile en translation dans le bot- tier (6) du frein et qui peut s'écarter de l'ouverture d'entrée du fil, sur une course prédéterminée, à l'encon- tre de la force d'un ressort (5), sous l'effet d'une dépression qui agit sur sa surface frontale inférieure. 12. Frein de fil selon la revendication 11, dans lequel l'élément de freinage (1) est relié, par l'intermédiaire d'un élément de liaison (2a) qui traverse l'ouverture d'entrée du fil, à un bouton de retenue (2) disposé au- dessus de l'ouverture d'entrée du fil et librement mobile, dont le diamètre est supérieur au diamètre de l'ouverture d'entrée du fil, et qui présente, sur son bord extérieur, au moins deux encoches (2b) pour l'enfilage d'un fil (A). 13. Frein de fil selon la revendication 11, dans le bol- tier (6) duquel est disposée, radialement à l'extérieur de la bague portesurface de freinage (10) et du guide du piston, une surface d'appui fixe (15a) dirigée vers l'élément de freinage (9), sur laquelle le corps de frei- nage (9) s'appuie par une collerette d'appui (9a) prévue sur cet élément lorsque le piston est abaissé et, dans la surface d'appui (15a), sont prévus au moins deux encoches (16) qui, lorsque le piston (12) est abaissé, forment des ouvertures en dérivation pour l'enfilage d'un fil (A) entre l'élément de freinage (1) et la surface d'appui (15a). 14. Frein de fil selon la revendication 11, dans le bol- tier (6) duquel, est disposé, radialement à l'intérieur et au-dessous de la bague porte-surface de freinage (13), un support annulaire fixe (14) sur lequel l'élément de freinage (11) prend appui par sa surface inférieure lorsque le piston (12) est abaissé et, dans le support annulaire (14), sont prévues au moins deux encoches (14a) qui, lorsque le piston (12) est abaissé, formerit des ouvertures en dérivation permettant d'enfi- ler un fil (A) entre l'élément de freinage (11) et le support (14). 15. Frein de fil selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel l'élément de freinage (18) présente une ou- verture axiale centrale (19) permettant d'enfiler un fil (A, B) et qui est reliée à la face extérieure de l'élément de freinage (18) par l'intermédiaire d'une fente (20) qui s'étend vers l'extérieur. 16. Frein de fil selon la revendication 15, dans lequel la fente (20) s'étend vers l'extérieur avec une forme spirale.