Brevet FR2616139A1 — publié le 19881209

La présente invention concerne un dévidoir com- prenant, dans le sens de défilement d'un fil, au moins un presse-fil, une pculie de renvoi, une poulie de freinage et une poulie baladeuse montée sur l'une des extrémités 5 d'un bras dynamométrique, dont l'autre extrémité comporte une secteur gradué avec des moyens de positionnement du point d'accrochage d'une extrémité d'un ressort dynamo- métrique dont l'extrémité opposée agit sur un système de réglage du couple de freinage de ladite poulie de freinage afin d'assurer un réglage automatique de la tension du fil à la sortie du dévidoir, tous ces éléments étant montés sur un bâti de support. L'invention concerne plus particulièrement un dévidoir pour fils métalliques applicable-aux machines à 15 bobiner, à dévider, à câbler et, en général, à tous les appareils dans lesquels il est nécessaire d'assurer une tension constante et de valeur connue du fil pendant son défilement. Pour que le bobinage d'un fil métallique, p.ex. le bobinage d'un moteur ou d'un transformateur 20 électrique, soit réalisé sous tension constante du fil, il faut exercer sur celui-ci un freinage déterminé pour lui assurer la tension nécessaire. De plus, le dispositif doit être satisfaisant également pour le démarrage et l'arrêt du bobinage. Cette 25 régulation du freinage doit demeurer satisfaisante, même si le bobinage à effectuer impose des impulsions plus ou moins importantes, et ce à la vitesse la plus élevée possible. Ainsi, par exemple, lorsqu'on bobine une carcasse 30 rectangulaire ou polygonale, la tension du fil pr6sente une composante continue (la seule dans le cas du bobinage de carcasses cylindriques) qui est modulée par des im- pulsions engendrées par le passage des arêtes et qui entraînent la rupture lorsque croît la vitesse. D'un 35 autre côté, pour avoir un bon rendement, il faut que celle-ci soit la plus élevée possible. 2616139 2 On approche de ce but avec les dispositifs connus d'après le brevet français N 76 577, et sa première addition No 76 577, ainsi que par le brevet britannique N 1 317 042. Ces documents concernent, en effet, un dévidoir du genre décrit dans le préambule. Dans ce 5 dispositif, la tension du fil est fournie par la poulie de freinage, alors que les impulsions de tension engendrées par le bobinage sont absorbées au mieux par une oscillation du bras dynamométrique, s'il est dans sa position de travail. La tension du fil correspondant à 10 la composante continue, dépend du point d'accrochage du ressort dont la tension est transmise au dispositif de régulation du couple de freinage du bloc. Quoique ce type connu de dévidoir fonctionne de manière satisfaisante, il présente une servitude de-posi- 15 tionnement qui peut être gênante. De plus, le contrôle de la position de travail du bras n'est pas toujours confortable. Dans les réalisations susmentionnées, la tension du fil en fonction de la rotation du bras suit une loi 20 sinusoïdale, et en position de travail, la pente est encore importante, et il serait souhaitable qu'elle soit réduite, afin que la tension réglée du fil change le moins possible si le bras est écarté légèrement de sa position de travail par suite des impulsions dues au 25 bobinage à réaliser. Le but de la présente invention est de prévoir un dévidoir perfectionné dont les conditions d'utilisation sont facilitées et dont les performance techniques sont améliorées, en particulier en ce qui concerne la stabi- 30 lité et le bobinage des carcasses rectangulaires. Pour atteindre cet objectif, la présente inven- tion propose un dévidoir du genre décrit dans le préam- bule, qui, dans un mode de réalisation préféré, est essentiellement caractérisé en ce que le bras dynamométrique est monté de façon pivotante sur le bâti support 2616 39 3 de manière à occuper une position de travail sensiblement le long d'une arête'du bâti, tandis que sa partie formant le secteur gradué légèrement courbé prolonge sensiblement. cette même arête, ou lui est parallèle, en position de 5 travail et en ce qu'il est prévu une poulie de sortie, disposée de telle manière par rapport à la poulie de freinage et au bras que, dans la position de travail de ce dernier,- le fil forme sensiblement un angle droit entre la poulie de freinage et la poulie de sortie en 10 passant pas la poulie du bras dynamométrique en position de travail. La position de travail du bras, le long de l'a- rête du bâti, est très facile à observer, et on peut, par conséquent, toujours faire fonctionner le dévidoir 15 dans des conditions optimales, sans attention particu- lière. Etant donné que le fil quitte le dévidoir parune poulie de sortie montée sur le bâti, il n'y a plus de contraintes pour le positionnement du dévidoir, par rap- 20 port à la machine à bobiner, le fil pouvant quitter le dévidoir dans n'importe quelle direction. Selon une autre caractéristique de -l'invention, l'ouverture du presse-fil est réalisable par une commande pivotante à encliquetage à deux positions, accessible 25 depuis la face avant du bâti et comprenant un bouton moleté de réglage de la pression du serre-fil. Quant à la fermeture du presse-fil, celle-ci est réalisable par une manette pivotante à deux positions avec l'assistance d'un ressort, cette manette étant montée sur la face 30 avant du bâti entre le presse-fil et la poulie de sortie. Cette commande se situe dans le plan du bâti et non perpendiculairement. Il n'est pas nécessaire d'avoir accès a la face arrière, ce qui permet d'accoupler un dévidoir droit et un gauche dans le minimum de largeur. 35 Cette même commande.-assure également le positionnement contre la poulie de sortie d'un élément- empêchant le fil de se dégager. L'implantation est telle que la main qui place le fil sur l'appareil peut, après le passage sur la 2 6 1 6 1 3 9 4 poulie de sortie, assurer la fermeture du presse-fil et le verrouillage du fil de sortie, et ce sans lâcher le fil. C'est une grande commodité. D'autres particularités et caractéristiques res- 5 sortiront de la description d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux figures annexées dans lesquelles: la figure 1 montre une vue latérale schématique d'un dévidoir avant la mise en place d'un fil; 10 la figure 2 montre le dévidoir de la figure après la mise en place du fil; la figure 3 montre le dévidoir de la figure 2 après le réglage, prêt au fonctionnement, et la figure 4 montre une courbe illustrant le fonc- 15 tionnement du dévidoir proposé par la présente invention en comparaison avec celle d'un dévidoir connu. Le dévidoir propose par la présente invention est représenté schématiquement par une vue latérale sur la figure 1. Ses éléments essentiels sont montés sur un 20 bâti support 10 sensiblement rectangulaire pourvu d'une noix latérale 12 permettant sa fixation sur une broche non représentée. La référence 14 représente un presse- fil constitué d'une mâchoire fixe 16 et d'une mâchoire mobile 18, revêtues sur leurs surfaces de serrage d'une 25 couche en matière déformable, p.ex. du feutre. La figure 1 illustre la position ouverte du presse-fil. Un bouton moleté 20 dépassant la base du bâti 10, et de ce fait facilement accessible permet le réglage de la force de serrage du presse-fii 14. Ce bouton 20 permet également, 30 à l'aide d'un mécanisme monté sur la face arrière du bâti 10 et non visible sur la figure, d'ouvrir le presse- fil 14. A cet effet, le bouton 20 est déplacé de la position de la figure 2 correspondant à la fermeture du presse-fil 14 vers la position de la figure 1 pour dépla- 35 cer la mâchoire mobile 18. Quoique l'ouverture du presse-fil 14 par déplacement du bouton 20 se fasse contre l'action d'un ressort, la position d'ouverture est, néanmoins, une position à encliquetage, c.-à-d. une 2616139 5 position stable. La fermeture du presse-fil 14 est réa- lisée en pivotant la manette 22 d'un arrêt de fil de la position selon la figure 1 vers celle de la figure 2. Ce mouvement libère la mâchoire mobile 18 qui se ferme 5 automatiquement sous l'action de son ressort non visible. Ce même mouvement de la manette 22 remet le bouton 20 dans la position de la figure 2 correspondant à la ferme- ture du presse-fil 14. Les références 24 et 26 désignent respectivement 10 une poulie de renvoi et une poulie de freinage. C'est cette dernière qui, en freinant la progression du fil, engendre la tension nécessaire de celui-ci à la sortie du dévidoir. Un bouton moleté 28 également accessible de- puis la face avant du bâti 10 sert à modifier la force de 15 freinage de la poulie 26. Le système de freinage de la poulie 26 et l'asservissement de la tension du fil se trouvent sur le verso du bâti 10 et ne sont pas visibles. Toutefois, étant donné que ces systèmes correspondent aux systèmes connus décrits dans chacun des documents pré- 20 cités, ils ne seront plus décrits en détail dans le contexte de la présente demande et le lecteur voudra bien se référer à un de ces documents pour de plus amples renseignements concernant la constitution et le fonction- nement de ces systèmes de freinage et d'asservissement de 25 la tension. L' autoréglage de la tension est effectué, de manière connue en soi, à l'aide d'un bras dynamométrique 34 qui agit par l'intermédiaire d'un ressort 36 sur le système de freinage pour augmenter ou diminuer automati- 30 quement le couple de freinage exercée sur la poulie 26. Le bras dynamométrique 34 porte à son extrémité libre une poulie 40 et est monté, par son extrémité opposée, de façon pivotante sur un éperon 32 du bâti 10. Le bras 34 est prolongé, au delà de son axe de pivotement 42, par un'- 35 secteur gradué 38 auquel est accroché- le ressort dynamo- métrique 36 agissant sur le système de freinage. Le secteur 38 comporte une graduatioh en valeurs de tension correspondant à la plage de travail du dévidoir. Le 2616139 6 repérage des valeurs de tension est tel que celles-ci augmentent progressivement depuis la région de l'axe de pivotement 42 vers l'extrémité libre du secteur. Le point d'accrochage du ressort 36 au secteur gradué est 5 déplaçable le long de tous les repères figurant sur le secteur 38, p.ex. au moyen d'un curseur ou par une confi- guration du secteur 38 en dents de scie permettant la réception d'un crochet a l'extrémité libre du ressort 36. Le secteur gradué est, de préférence, en 10 forme d'arc de cercle, le rayon de courbure correspondant a la longueur du ressort 36 en position de repos selon la figure 2. Le fil à bobiner quitte le dévidoir par une poulie de sortie 42. Dans le cas de bobinages impulsionnels, le fil 15 situé entre le dévidoir et la machine a bobiner peut être amené à vibrer comme une corde de violon, ce qui peut provoquer la rupture. On peut prévoir sur le dévidoir la fixation d'un bras articulé 42 permettant de placer sur ce trajet du fil un oeillet ou une queue de cochon 44, 20 amortissant ces vibrations et permettant de ce fait de travailler plus vite. La mise en place d'un fil 46 est extrêmement simple. Après avoir ouvert le presse-fil 14 au moyen du bouton 20, on passe le fil, à l'aide d'une seule main, 25 successivement à travers le presse-fil 14, autour de la poulie de renvoi 24, autour de la poulie de freinage 26, autour de la poulie dynamométrique 40 et finalement au- tour de la poulie de sortie 42. Lors du passage autour de cette dernière, on peut actionner avec la même main 30 et en même temps la manette 22 pour fermer le presse-fil 14 et l'arrêt de fil, le dévidoir et le fil 46 se présen- tant dès lors comme représentés sur la figure 2. On va maintenant expliquer le réglage du dévidoir en référence aux figures 2 et 3. Après la mise en place du 35 fil 46, on accroche le ressort 36 sur le secteur 38 à l'endroit correspondant à la tension de bobinage sou- haitée. On serre ensuite le système de freinage de la poulie 26 suffisamment, à l'aide du bouton 28 pour que 2616139 7 cette poulie ne tourne pas lorsqu'on tire .sur le fil à la sortie de la poulie 42. Le fil ne-doit pas non plus glisser sur la poulie de freinage 26, autrement il faut serrer davantage le presse-fil .14 à l'aide du bouton 20. 5 La prochaine opération consiste à mettre le bras dynamo- métrique 34 dans sa position opérative. Il faut remarquer ici que dans les dévidoirs connus, la position opérative du bras dynamométrique correspond approximativement à la position de repos du dévidoir de la présente invention et 10 représentée sur la figure 2 après la mise en place du fil. Par contre, la position de travail du bras dynamo- métrique 34 est celle représentée à la figure 3 o le bras 34 est parallèle à l'arête longitudinale du bâti 10 et o le fil 46 passe sur la poulie baladeuse 40 de 15 manière à ce que le brin sortant fasse approximativement un angle droit avec le brin entrant. Cette position de travail du bras 34 est très facile à repérer et ne deman- de pas beaucoup d'adresse de la part de l'opérateur. Il suffit simplement de tirer, à la sortie de la poulie 42, 20 sur le fil 46 jusqu'à ce que le bras 34 pivote vers la position de la figure 3 contre l'action du ressort dynamométrique 36 qui est allongé par le secteur gradué 38. Dans la position de la figure 3, on desserre ensuite le frein à l'aide du bouton 28 jusqu'à ce que la poulie 26 25 commence à tourner- pour laisser passer le fil 46. On peut dès lors accrocher le fil 46 à la machine à bobiner. Lorsque celle-ci atteint sa vitesse de travail, il peut toutefois être opportun de corriger le réglage du frei- nage à l'aide du bouton 28 pour que le bras 34 soit 30 ramené dans sa position de travail selon la figure 3 s'il est déplacé de celle-ci par la mise en action du bobinage ou s'il ne l'a pas été exactement auparavant. Dans la position de la figure 3, le bras dynamo- métrique 34 est toujours en équilibre entre-un couple 35 résistant dû à l'élongation du ressort dynamo-métrique 36 et un couple-moteur exercé par la tension du fil 46 sous l'action de la machine à bobiner. Lorsque cette dernière est égale au couple de freinage réglable par le bouton 2616139 8 28, le fil est libéré par la rotation de la poulie 26. Bien entendu, cette situation d'équilibre du balancier 30 ne se produit pas seulement dans la position de travail selon la figure 3, mais également dans toutes 5 les positions intermédiaires entre celle-ci et la posi- tion de repos selon la figure 2 si le réglage y est opéré. Toutefois,comme on va le démontrer par la suite, la position de travail selon la figure 3 est, compte tenu des couples de force en présence, la position optimale de 10 travail. Le fonctionnement du dévidoir décrit ci-dessus est un asservissement analogique. Si, par suite d'une augmentation momentanée de la force de traction lors du bobinage, la tension du fil à la sortie du dévidoir 15 dépasse la tension affichée sur le secteur gradué 38 et à laquelle est accroché le ressort dynamométrique 3 6, le bras 34 effectue une rotation qui entraîne une élongation du ressort dynamométrique 36, donc un signal sur l'élé- ment de réglage du couple du bloc qui est réduit. Or, une 20 diminution de la force de freinage de la poulie 26 réduit la tension du fil jusqu'à rétablissement de l'équilibre et permet au bras dynamométrique 34 de revenir dans sa position de travail parallèle à l'arête du panneau 10. De même, un relâchement de la tension du fil lors 25 du bobinage permet au bras 34 de pivoter, dans le sens des aiguilles d'une montre, sous l'action du ressort dynamométrique 36. La contraction de celui-ci réduit sa force agissant sur le système de réglage du couple de freinage, ce qui fait augmenter la friction du frein et 30 accroît la tension engendrée par la poulie 26 sur le fil 46 jusqu'à rétablissement de l'équilibre et pivotement du bras 34 vers sa position de travail. Ce système règle, par conséquent, automatiquement le couple de freinage de la poulie 26 pour assurer une tension constante du fil 35 46 a la sortie du dévidoir, malgré les modifications du couple moteur exercées lors du bobinage sur ce fil. En outre, les écartements du bras 34 de sa position de travail n'ont pratiquement pas d'influence 2616 1 39 9. sur les caractéristiques de fonctionnement du dévidoir. Pour s'en rendre compte, il suffit d'analyser les couples de force en présence. On va d'abord analyser le couple résistant exercé 5 par l'action du ressort dynamométrique 36 pour différen- tes positions angulaires du bras 34. On choisit une position arbitraire du ressort dynamo-métrique 36 sur le secteur gradué 38, p.ex. 200 g. Le tableau ci-dessous indique, dans la colonne I, les couples résistants exer- 10 cés par le ressort 36 sur le bras 34 pour les positions angulaires augmentant à partir de la position de repos par tranches de 5 jusqu'à 75 . Ces mesures ont été effectués à l'aide d'un couple- mètre relié à la poulie dynamométrique 40. Ce couple résistant augmente, bien 15 entendu, avec l'extension du ressort dynamométrique 36. Toutefois, au fur et à mesure du pivotement du secteur 38, cette augmentation est compensée de plus en-plus par le fait que la force exercée par le ressort. 36 diminue suivant une fonction sinusoïdale de l'angle W compris 20 entre le secteur gradué 38 et le ressort 36, si bien que le couple maximal de 6 cm daN à 50 passe à 4, 85 cmdaN à 75 qui est la position de travail. La colonne II du même tableau ci-dessous montre les variations du couple moteur sur le bras dynamo- 25 métrique 34 pour une tension constante de 200 g. au voisinage de la position de travail du balancier. Pour effectuer cette mesure, on a appliqué, à l'aide d'un poids de 200 g., une tension constante sur le fil 46 en dessous de la poulie de sortie 42, le fil 46 étant bloqué 30 à l'entrée du dévidoir, p.ex. dans le presse-fil 14. Ce couple moteur est maximal lorsque la direction du fil entre les poulies 40 et 42 est perpendiculaire au bras 34, ce qui se produit approximativement dans une position angulaire à 50 du balancier 30. Au delà de cette posi- 35 tion angulaire du balancier 30, l'angle entre celui-ci et le fil 46 augmente et la résultante du couple moteur sur le balancier diminue progressivement pour tomber à 4,85 cmdaN dans la position de travail à 75 , ce qui cortep- 2616139 10 pond exactement au couple résistant dans cette position de -travail. En modifiant les grandeurs X, Y et Z (figure 3), on peut influencer aussi bien l'allure de la courbe du 5 couple résistantque celle ducouplemoteur. L'angle i qui est le paramètre déterminant du couple résistant peut notamment être modifié par le rapport Y/X. Une valeur expérimentale voisine de. 2 de ce rapport s'est avérée satisfaisante. 10 L'implantation des poulies de freinage et de sortie en relation avec le bras dynamométrique détermine par la distance Z la variation de l'angle du fil au passage de la poulie dynamométrique, c.-à-d. l'évolution du couple-moteur. 2616139 1 1 MESURES STATIQUES DES COUPLES I I Degré de rotation col.I col.II du bras à partir de couples résistants - couples s/bras la position repos Cm da N Idynamométriques pour tension - ______ _I tconstante.de 200g. 0 -I - ~~~~~~~~~~~~~I 5 1.9 10 2.75 15 3.40 20 4.12 25 4.5 30 5.10 35 I 5.40 40 5.75 45 5.82 6.30 50 6. 6.30 55 5.9 6.30 60 5.75 6.30 65 5.5 6. 70 5.25 5.50 75 4.85 4.85 _____________________ -___________I_____ 2616139 12 Le tableau prouve que les variations des couples engendrées par l'extension du ressort 36 d'une part,'et le mouvement de la poulie dynamométrique 40 d'autre part, sont très voisines dans la plage des positions angulaires 5 du bras 34 comprises entre 50 et 75 . Ceci est une caractéristique importante, car cet équilibre assure une bonne stabilité au dévidoir, qui, de ce fait, présente une large plage d'utilisation, pratiquement horizon- tale, comparé aux dévidoirs connus, qui présentent une 10 plage d'utilisation plus étroite et, de surcroît, légère- ment inclinée. Ceci ressort, en effet, du graphique il- lustré par la figure 4 qui montre les courbes caracteris- tiques résultant des superpositions des couples résis- tants et des couples moteurs du tableau ci-dessus pour un .15 dévidoir selon la présente invention en comparaison avec un dévidoir connu. La courbe A représente la tension effective du fil dans un dévidoir selon la présente invention pour un réglage initial de l'appareil à 200 g. et pour différen- 20 tes positions angulaires du bras dynamométrique. Etant donné que les lois auxquelles satisfont tant le couple moteur que le couple résistant sont pratiquement identi- ques au delà de 40 , leur superposition assure une ten- sion de sortie constante, ce qui est démontré par le fait 25 que la courbe A devient sensiblement horizontale à partir de 40 . Si la position de travail préférentielle du bras est celle représentée sur la figure 3, il faut remarquer que la plage de travail acceptable s'étend de 40 à 80 . La courbe B résulte de mesures correspondantes 30 effectuées sur un dévidoir selon l'état de la technique. Pour ce dévidoir, la position de travail du bras dynamométrique se trouve à 50 par rapport à sa position de repos. Par contre, comme le montre la courbe B, la ten- sion réelle du fil diminue pour des positions angulaires 35 plus petites, alors qu'elle augmente au delà de la posi- tion de travail. La plage de travail acceptable n'est pas plus large que 10 . 2616139 13 Le rapprochement des lois régissant le couple- moteur et le couple résistant ainsi que les possibilités de modifications faciles de ces lois par un changement des distances X, Y et Z permettent par conséquent d'ob- 5 tenir une loi-tension du fil/rotation du bras, présentant un large palier très favorable à la stabilité du fonctionnement, à la commodité du réglage, à la réali- sation de bobinages impulsionnels, et ce tout en gardant un asservissement mécanique analogique. 2616139 14 REVENDICATIONS 1. Dévidoir comprenant, dans le sens de défile- ment d'un fil (46), au moins un presse-fil (14), éven- tuellement une poulie de renvoi (24), une poulie de freinage (26) et une poulie baladeuse (40) montée sur 5 l'une des extrémités d'un bras dynamométrique (34), dont l'autre extrémité comporte une secteur gradué (38) avec des moyens depositionnement du point d'accrochage d'une extrémité d'un ressort dynamométrique (36) dont l'extré- mité opposée agit sur un système de réglage du couple de 10 freinage de ladite poulie de freinage (26) afin d'assurer un réglage automatique de la tension du fil (46) à la sortie du dévidoir, tous ces éléments étant montés sur un panneau de support (10), caractérisé en ce que le bras dynamométrique (34) est monté de façon pivotante sur le 15 bâti support (10) de manière à occuper une position de travail sensiblement le long d'une arête du bâti (10), tandis que sa partie formant le secteur gradué (38) légèrement courbé prolonge sensiblement cette même arête ou lui est parallèle en position de travail, et en ce 20 qu'il est prévu une poulie de sortie (42), disposée de telle manière par rapport à la poulie de freinage (26) et au bras (34) que, dans la position de travail de ce dernier, le fil forme sensiblement un angle droit entre la poulie de freinage (26) et la poulie de sortie (42) en 25 passant par la poulie (40) du bras dynamométrique (34) en position de travail. 2. Dévidoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture du presse-fil (14) et la commande de l'arrêt de fil (22). est réalisable avec une commande 30 pivotante (20) à encliquetage à deux positions, située dans le plan du bâti (10) et comprenant un bouton moleté de réglage de la pression du presse-fil (14).