Brevet FR2587539A1 — publié le 19870320

Appareil pour enrouler un filament- autour d'un gabarit La présente invention concerne un appareil pour enrouler un filament autour d'un gabarit. Dans son brevet GB N 2 001 400 la demanderesse a décrit un appareil (montré à la figure A) apte à la réalisation de joints de balais dans lequel un mandrin annulaire est monté rotatif sur des rouleaux et supporte deux plaques latérales annulaires sur ses faces latérales adjacentes à sa périphérie située radialement à l'extérieur. Le mandrin est aménagé pour passer au-travers d'un support de filament annulaire qui est en forme de canalisation et sur lequel est enroulé un fila- ment connu en crin métallique. Le support de filament est supporté en rotation dans un ensemble de rouleaux, dont l'un est relié à un arbre d'entraînement pour faire tourner le support, et un agencement d'entrainement similaire est utilisé pour entraîner les rouleaux qui supportent le mandrin. La rotation du mandrin et du support de filament détermine une alimentation continue du crin depuis le support de filament (par l'intermédiaire d'une coulisse qui met les filaments sous tensions) et l'enroulement de ce crin autour du mandrin pour recouvrir les surfaces latérales extérieures de la plaque latérale. Cet appareil, bien qu'il produise des joints adéquats, présente un certain nombre d'inconvénients dus à sa concep- tion. Plusieurs filaments pour balais sont rassemblés sur le support, et ceci a pour résultat une tension inégale, des chevauchements et des casses de fil. La coulisse tend à adhé- rer et à glisser pendant le fonctionnement, ce qui provoque une tension inégale et des casses. Le mouvement erratique de la coulisse a également pour conséquence l'inexistence du contrôle angulaire. Les filaments subissent pendant l'enrou- lement des changements de direction à rayons étroits qui ren- dent un traitement thermique subséquent indispensable pour que les filaments n'aient plus aucune tendance à former des boucles dans le balai terminé. Le brevet mentionné ci-dessus décrit également un méca- nisme d'enroulement différent qui utilise de multiples fila- ments pour accélérer le processus d'enroulement (montré à la figure B). Dans ce mode de réalisation, huit bobines de fila- ment sont montées sur le support et chaque bobine alimente le mandrin avec un filament pour balais. Les filaments pro- venant des bobines passent par des trous prévus sur un côté des plaques latérales du support de bobines pour être certain qu'ils ressortent toujours dans le même plan et éviter des variations de l'angle d'enroulement à mesure que les bobines se dévident. Le support de bobines est relevable et est muni d'une fer- meture pour permettre de faire pénétrer le mandrin annulaire à l'intérieur de celui-ci. Ce mécanisme d'enroulement différent résout un certain nombre des problèmes associés à l'appareil décrit plus haut, mais certains problèmes subsistent et de nouveaux apparais- sent. Les filaments passent toujours par des changements de direction à rayons étroits qui rendent un traitement thermi- que subséquent nécessaire et/ou se traduisent par des casses de fil. De plus, le support est considérablement plus com- pliqué et difficile à charger avec des bobines de matériau filamentaire. Un but de la présente invention est de proposer un appa- reil de production de balais qui réduit et éventuellement élimine les inconvénients mentionnés ci-dessus. En conséquence, la présente invention propose un appareil pour enrouler un filament sur un gabarit, l'appareil compre- nant un ou plusieurs moyens d'alimentation de filament montés sur un support annulaire apte à tourner autour d'un premier axe, des moyens de translation pour déplacer le gabarit par rapport au support le long d'un parcours qui traverse le sup- port, permettant ainsi à un filament d'être enroulé autour du gabarit, le ou les moyens d'alimentation de filament compre- nant une bobine rotative apte à recevoir un ensemble d'enrou- lements d'une longueur de filament, un premier organe de guidage guidant ledit filament depuis ladite bobine vers un- second organe de guidage qui guide ledit filament vers ledit gabarit. La présente invention sera maintenant décrite plus parti- culièrement et seulement à titte d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: les figures A et B représentent l'art antérieur, la figure 1 est une vue générale d'une machine d'enroulement toroldale mettant en oeuvre la présente invention, sous une forme simplifiée, - la figure 2 représente la présente invention de façon plus détaillée que celle de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe dans la direction des flè- ches A-A à la figure 2, les figures 4 et 5 représentent respectivement un enroule- ment à gauche et un enroulement à droite. La figure 1 représente une machine d'enroulement toroidale classique 10 qui met en oeuvre la présente invention. Un man- drin annulaire 12 est monté à rotation dans des rouleaux en- traînés 14 et supporte deux plaques latérales annulaires (non représentées) sur ses faces latérales, adjacentes à sa péri- phérie située radialement à l'extérieur. Le mandrin 12 est agencé pour passer au-travers d'un support de filament annu- laire 16 sur lequel est ou sont montés un ou plusieurs moyens d'alimentation de filament 18, représentés le plus clairement aux figures 2 et 3. Le support de filament 16 est monté rota- tif sur un ensemble de rouleaux (non représentés) dont un ou plusieurs sont entraînés. Une charnière 22 et. une fermeture 24 sont prévues dans le support 16 pour permettre au mandrin annulaire 12 d'être introduit à l'intérieur de ce support. La rotation du mandrin 12 et du support de filament 16 provoque l'alimentation continue depuis les moyens d'alimen- tation 18 d'un filament 26 et son enroulement sur le mandrin 12 en vue de recouvrir sa surface extérieure. En se référant maintenant aux figures 2 et 3, six moyens d'alimentation de filament 18 sont représentés espacés cir- conférentiellement autour du support 16. Chaque moyen d'ali- mentation comprend une bobine 28 sur laquelle est enroulée une réserve de matériau filamentaire 26, deux rouleaux pin- ceurs 30 entre lesquels passe le filament, un moyen de sup- port 32 sur lequel sont montés à rotation aussi bien la bo- bine 28 que les rouleaux pinceurs 30, et un anneau d'alimen- tation annulaire 34 qui est constitué par le diamètre situé le plus à l'intérieur en direction radiale du support 16 et qui est muni d'une surface de chargement courbe 36. La bobine 28 peut être fixée sur le moyen de support 32 par une broche 38 et un agencement à goupille fendue, ou par tout autre moyen classique. Les rouleaux pinceurs 30 sont montés chacun sur des broches 42 qui font partie dudit moyen de support 32 et sont retenues sur lui par un circlip 44 ou tout autre moyen de re- tenue classique. L'axe de rotation des rouleaux pinceurs 30 est prévu pour être sensiblement orthogonal à l'axe de rota- tion de la bobine 48, mais espacé de celui-ci. De préférence, la bobine 28 est montée selon un ajustage à emboîtement léger sur la broche 38 de manière qu'une résis- tance au moins partielle soit opposée à la rotation de la bobine 28, et que le matériau filamentaire 26 soit soumis à une tension, au fur et à mesure qu'il est envoyé au mandrin 12. Le moyen de support 32 peut faire partie intégrante du support 16, comme montré aux figures 2 et 3, ou bien être une pièce séparée et reliée à celui-ci par tout moyen classique. Les rouleaux pinceurs 30 peuvent être munis d'un revêtement élastique 50 d'une nature quelconque, telle que du caoutchouc, autour de leur circonférence et dont la fonction est de rete- nir avec sécurité le matériau filamentaire 26 entre lesdits rouleaux 30. En fonctionnement, un toron de matériau filamentaire 26 est prélevé de la bobine 28 et passé entre les rouleaux pin- ceurs 30 avant d'être repris sur la surface de chargement 36 (avec un angle d'enveloppement 8) et envoyé au mandrin 12. A mesure que le matériau filamentaire 26 se déroule de la bobine 28, il passe d'une extrémité de la bobine 28 à l'autre et l'angle d'alimentation e passe de 8MAX à zéro comme mon- tré à la figure 2. On comprendra que 9MAX puisse être rendu minime en disposant les rouleaux pinceurs 30 au milieu de la dimension en largeur de la bobine 28. Lorsque le diamètre du matériau filamentaire 26 enroulé sur la bobine 28 diminue, l'angle d'enveloppement 0 du matériau filamentaire 26 aug- mente lorsqu'il passe sur la surface de chargement 36, comme montré à la figure 3. Un avantage essentiel de cet appareil est qu'il est ca- pable de produire aussi bien des enroulements à gauche que des enroulements à droite comme montré aux figures 4 et 5. Ce résultat est obtenu simplement en changeant la direction de la rotation du support 16. Un enroulement à droite peut être par exemple produit en faisant tourner le support 16 dans le sens de la flèche B (figure 2), alors que le man- drin 12 est entraîné en rotation dans le sens de la flèche C (figure 3). La rotation du support 16 dans le sens de la flèche D (figure 2) tandis que le mandrin 12 est entraîné en rotation dans le même sens que cidessus, produit un enroulement à gauche 54. Un exemple d'un matériau filamentaire 26 pouvant être utilisé pour la production de balais prévus pour servir de joints dans des utilisations à haute température est un alliage de nickel vendu sous la marque déposée de HAYNES 25. On a constaté que pour un filament d'un diamètre de 0,07 mm, l'angle 6 selon lequel le filament quitte la bobine peut at- teindre 44 et le rayon de courbure de la surface de charger ment 36 n'être seulement que de 6 mm, sans que le matériau filamentaire 26 ait besoin d'un traitement thermique subsé- quent pour éliminer toute tendance à former des boucles dans le joint terminé. On comprendra cependant que ces angles et ces rayons varient avec les propriétés du matériau filamen- taires. REVENDICATIONS 1. Appareil pour enrouler un filament sur un gabarit, l'appareil comprenant: un support annulaire, des moyens d'alimentation de filament comprenant une bobine rotative pour recevoir un ensemble d'enroulements d'une longueur de filament et montés sur le support annu- laire de manière à tourner autour d'un premier axe, des moyens de translation pour déplacer le gabarit par rapport au support le long d'un parcours qui traverse le support, des premiers et seconds moyens de guidage de filament, ledit premier organe agissant pour guider le filament de la bobine vers le second organe de guidage qui agit pour guider le filament vers le gabarit, caractérisé en ce que le premier organe de guidage _ -_ - comprend deux rouleaux pinceurs (30) entre lesquels passe le filament (26). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second organe de guidage (34) comprend un anneau annulaire présentant une surface courbe sur laquelle passe le filament (26). 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe annulaire de guidage (34) est constitué par le diamètre du support (16) qui est le plus à l'inté- rieur en direction radiale. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rouleaux pinceurs sont disposés au milieu de la largeur de la bobine (28). 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque rouleau pinceur est muni d'un revêtement élastique (50) autour de sa circonférence extérieure.