Brevet FR2625514A1 — publié le 19890707

MODULATEUR POUR COMMANDER DES MECANIQUES D'ARMURE TOURNANT A TRES GRANDE VITESSE. La présente invention concerne un modulateur pour commander des mécaniques d'armure rotatives qui, en réduisant à un minimum les jeux et, par conséquent, les vibrations et l'accélération associée apparaissant dans la transmission du mouvement du support d'oscillateur à l'arbre principal de la mécanique d'armure se traduit par un fonctionnement extrêmement efficace et précis, même aux vitesses de fonctionnement très élevées exigées par les mécaniques d'armure rotatives modernes. Dans l'utilisation des mécaniques d'armure rotatives, on obtient les déplacements des cadres des lisses du métier à l'aide d'un embiellage ou tringlerie actionné par l'arbre rotatif principal de la mécanique d'armure qui, pour chaque demi révolution, doit effectuer une pause durant laquelle on peut insérer, retirer, ou laisser insérées ou laisser retirées, des clavettes pour que l'arbre principal soit fixé ou libéré, ou maintenu fixé ou maintenu libéré, vis-à-vis des tiges de poussée qui commandent chacune le déplacement d'un cadre de lisse du métier en fonction d'un programme prédéterminé. Le modulateur de commande de mécanique d'armure rotative est constitué précisément par l'élément qui engendre ces pauses de clavetage en transformant le mouvement continu de l'arbre 2 6 2 5 5 1 4 d'entrainement de la mécanique en un mouvement comprenant deux pauses par tour de l'arbre principal de la mécanique d'armure. On conna!t dans l'état de la technique divers types de modulateur servant à commander les mécaniques d'armure rotative. Dans l'un de ces types connus, on obtient les deux pauses précitées à l'aide de deux cames conjuguées superposées fixées au carter de la mécanique coaxialement à l'arbre d'entrainement et à l'arbre principal et dont le contour de chacune présente un axe d'asymétrie (c'est-à-dire qu'elles sont disposées antisymétriquement de façon spéculaire), ces cames coopérant avec au moins un système consistant en deux roues agissant dans deux plans différents desdites cames conjuguées et supportées par un support d'oscillateur comprenant un secteur denté qui engrène avec une roue dentée solidaire de l'arbre principal de la mécanique d'armure, ledit support d'oscillateur étant articulé sur un disque solidaire de l'arbre d'entraînement de la mécanique d'armure. De cette manière, la forme particulière des cames conjuguées a pour effet qu'à chaque tour de l'arbre d'entraInement de la mécanique d'armure, cet arbre d'entraînement et l'arbre principal peuvent effectuer un mouvement relatif tel que l'arbre principal tourne de façon intermittente avec deux brèves pauses à chaque tour tandis que l'arbre d'entraînement continue à tourner à une vitesse angulaire uniforme. Toutefois, un tel agencement présente deux inconvénients dont le premier est dû au fait que, pendant la rotation relative entre le secteur denté et la roue dentée de l'arbre principal, les diverses dents subissent une multiplicité de contacts mutuels et une variation dans ces contacts par suite des jeux et de l'irrégularité entre les dentures, ce qui donne naissance à des imprécisions et à des vibrations pendant la rotation intermittente de l'arbre principal, ces vibrations se trouvant amplifiées et affectant le déplacement des parties formant cames des tiges de poussée de lamécanique d'armure et affectant, finalement le déplacement des cadres de lisses au point de nuire ainsi au fonctionnement correct du métier et d'entraîner des ruptures fréquentes des fils supportés par lesdits cadres. L'autre 2625 5 1 4 inconvénient réside dans le fait que les secteurs dentés précités sont supportés en porte à faux sur le disque solidaire de l'arbre d'entraTnement de la mécanique d'armure de sorte que la flexion provoquée par les forces considérables agissant sur les axes d'articulation desdits secteurs -dentés se traduit par un fonctionnement incorrect du modulateur en raison du fait que le contour des cames conjuguées n'est pas suivi de façon parfaite et, comme l'effet augmente avec la vitesse de rotation, il s'ensuit une limitation supplémentaire de l'utilisation de ce type de modulateur qui ne convient pas pour les métiers fonctionnant à des vitesses élevées. Les inconvénients précités se trouvent atténués dans un autre type de modulateur connu dans lequel deux galets coopérant dans des plans différents avec des cames conjugées sont supportés par un support d'oscillateur qui est articulé entre un disque et un contre- disque solidaire de l'arbre d'entratnement de la mécanique d'armure et qui comprend une fente de guidage dans laquelle coulisse un coulisseau articulé sur une pièce faisant saillie de l'arbre principal. De cette manière, la multiplicité de contacts des dents est remplacée par le contact glissant du coulisseau et par la rotation de l'axe d'articulation du coulisseau lui-m&me et, de plus, la disposition des supports d'oscillateur, qui ne se trouvent plus en porte à faux mais qui oscillent autour d'un arbre fixé à ses deux extrémités à des supports rigides, élimine l'inconvénient provenant de la flexion. A cet sujet, alors que les dents présentent des surfaces de contact très petites et sont soumises à une pression qui est importante de façon correspondante et qui varie à une fréquence élevée pendant les diverses étapes de l'engrènement avec pour-effet une déformation qui varie en conséquence et qui aboutit à une vibration du système, le coulisseau présente une surface de contact coulissante importante avec une déformation faible en conséquence et avec des jeux relativement faibles, en donnant ainsi un ensemble ayant une précision de fonctionnement plus grande et engendrant une vibration plus faible pendant le déplacement des cadres des lisses du métier, ce qui se traduit par moins de ruptures de fil et un plus petit nombre d'arrêts du métier avec une perte de temps plus faible pour les réparations. Toutefois, même ce type de modulateur présente des limitations dans le cas d'un fonctionnement à des vitesses élevées du métier dépassant les 500 coups ou battements par minute nécessaires pour les mécaniques d'armure modernes en raison des jeux inévitables et des imprécisions de construction,présentes dans une telle mécanique. A ce sujet, il est bien connu que les vibrations causant un endommagement sont engendrées par suite des jeux et qu'elles augmentent de façon exponentielle avec la vitesse. Pour augmenter le vitesse de fonctionnement, il est par conséquent nécessaire de réduire les irrégularités de mouvement et les vibrations et, par conséquent, de réduire à un minimum- les jeux présents dans le modulateurs en améliorant la qualité de sa structure ou de son usinage. Dans ce modulateur connu, un axe et un coulisseau sont utilisés pour transmettre le mouvement du support d'oscillateur à l'arbre principal. Les charges transmises sont les mnmes pour l'axe et pour le coulisseau mais ce dernier, du fait qu'il contient intérieurement l'axe d'articulation, doit présenter des dimensions transversales assez importantes égales à au moins deux ou trois fois le diamètre de l'axe et, par conséquent, présente au moins deux ou trois fois le jeu de l'axe en raison du fait que le jeu demandé par les pièces mobiles est proportionnel à leurs dimensions et à leur niveau de finition. Ici encore, comme les surfaces plates coulissantes du coulisseau doivent pouvoir glisser facilement le long d'un guide et comme une lubrification est nécessaire, il n'est pas possible que les jeux soient très faibles car. l'huile ne pourrait pas s'écouler et le coulisseau a plus fortement tendance au grippage car lesdites surfaces plates ont tendance à s'incliner dans la mesure des jeux du guide et à se coincer à leurs deux angles opposés avec, pour conséquence, qu'il est impératif de prévoir des jeux plus importants. A tout ceci il faut encore ajouter les difficultés intrinsèques que l'on rencontre dans la réalisation de surfaces plates telles que celles du coulisseau et en particulier de son guide, auxquelles on ne peut pas donner le même niveau de finition que celui pouvant être obtenu avec un axe et son guide pour lesquels il est possible d'utiliser une rectification de précision en ce qui concerne l'axe et un rodage en ce qui concerne le guide, grâce à quoi on obtient une précision de réalisation considérable. L'objet de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités en réalisant un modulateur pour commander des mécaniques d'armure rotatives qui, en réduisant à un minimum les jeux, avec en conséquence une réduction à un minimum des vibrations et de l'accélération qui apparaissent dans la transmission du mouvement entre le support d'oscillateur et l'arbre principal de la mécanique d'armure, permet d'obtenir un fonctionnement très efficace, très précis et très fiable même pour des mécaniques d'armure qui fonctionnent à des vitesses très élevées tout en ayant des dimensions axiales faibles. On atteint ce résultat sensiblement en transmettant le mouvement du support d'oscillateur à l'arbre principal de la mécanique d'armure uniquement à l'aide d'axes, et spécialement en reliant les deux supports d'oscillateur à l'arbre principal de la mécanique d'armure, ce support' étant situé de part et d'autre de l'axe de l'arbre principal, à l'aide de deux bielles disposées de façon antisymétrique l'une par rapport à l'autre, c'est-à-dire parallèlement l'une à l'autre en fonction d'une géométrie particulière, chaque bielle étant articulée par deux axes d'articulation sur un desdits supports d'oscillateur et sur une pièce saillante de l'arbre principal de la mécanique d'armure, respectivement. En se basant sur ce qui a été dit précédemment, il apparatt que l'utilisation des deux axes garantit, pour des charges égales et, de ce fait, pour des dimensions d'axes égales, que les jeux ont, - au plus, une valeur égale à la moitié de la valeur de ceux nécessaires pour les systèmes de la technique connue, les deux axes représentant également la solution la plus précise et la plus fiable du point de vue de la réalisation et du contrôle. En réduisant de façon exponentielle les accélérations engendrée dans les cadres de lisses du métier, les faibles valeurs de jeu permettent une augmentation importante des vitesses de fonctionnement des mécaniques d'armure rotatives, comme le prouve entièrement des essais expérimentaux. En fait, en utilisant un modulateur selon la présente invention et toutes les autres conditions étant égales (masse, levée des cadres, etc.), -on a obtenu des cadences de fonctionnement supérieures à 1000 coups ou battements par minute par rapport aux 500 - 600 battements par minute il est possible d'obtenir avec les mécaniques d'armure rotatives habituelles, ceci permettant un doublement de la vitesse de la mécanique d'armure. Pour réduire les dimensions axiales du modulateur, conformément à une autre caractéristique de la présente invention, on décale l'arbre d'entraînement par rapport à l'arbre principal de la mécanique tout en le disposant parallèlement à ce dernier, de manière que les cames auxiliaires de ce dernier, c'est-à-dire les cames qui commandent l'insertion desdites clavettes ainsi que les autres fonctions du système de lecture de données de la mécanique d'armure, au lieu d'être coaxiales à l'arbre principal comme dans l'état de la technique, peuvent maintenant être disposées sur ledit arbre d'entraînement latéralement au modulateur ce qui permet de réduire à un minimum les dimensions axiales de la mécanique d'armure complète. Un autre avantage procuré par la disposition décalée et parallèle entre l'arbre d'entraînement et l'arbre principal de la mécanique d'armure existe par le fait que, comme dans toutes les mécaniques d'armure doivent fonctionner à une vitesse de rotation égale à la moitié de celle de l'arbre d'entraînement du métier, on peut maintenant obtenir ladite division par deux de la vitesse de rotation d'une façon très avantageuse en reliant les deux arbres de la mécanique d'armure l'un à l'autre à l'aide de deux pignons cylindriques simples dont l'un comporte un nombre de dents égal à la moitié du nombre de dents de l'autre, ceci représentant une solution extrêmement économique par rapport à toutes les solutions connues de l'état de la technique qui doivent avoir recours à des liaisons comprenant des pignons coniques, lesquels sont notoirement coûteux et difficiles à réaliser. En outre, cette disposition décalée mais parallèle de l'arbre d'entraînement par rapport à l'arbre principal libère la partie de la paroi du carter rigide de la mécanique d'armure qui se trouve en face de cet arbre principal et sur laquelle il est maintenant possible de fixer l'ensemble comprenant les deux cames conjuguées fixes superposées du modulateur en obtenant ainsi à coup sûr des conditions de fonctionnement optimales du modulateur par le fait que, comme ces cames sont montées sur la partie la plus rigide et la plus accessible du carter de la mécanique d'armure, on peut maintenant les fixer facilement avec un positionnement très précis de leurs axes et les placer dans un état de rigidité maximal correspondant à un minimum de vibration. Ici encore il convient de remarquer que dans les modulateurs connus, le système est toujours symétrique par rapport à l'axe passant par les points d'appui des deux supports d'oscillateur, car on sait qu'une telle disposition permet au modulateur de fonctionner avec une accélération égale à la fois dans son excursion vers la droite et dans son excursion vers la gauche autour dudit axe de symétrie des supports d'oscillateur avec, pour conséquence, une réduction à un minimum des forces sur les éléments du modulateur. Par contre, dans la présente réalisation, l'utilisation de deux bielles disposées de façon antisymétrique par rapport à l'axe de l'arbre principal de la mécanique d'armure introduit une dissymétrie qui devrait se traduire par des -forces accrues inacceptables sur lesdits éléments du modulateur. On s'est aperçu toutefois de façon surprenante, à l'aide d'une analyse cinématique théorique confirmée par l'expérience, que ladite force augmente du fait que la dissymétrie est absolument négligeable et inférieure à 1% si on utilise une géométrie particulière (a) dans laquelle le segment reliant le centre de rotation d'un support du modulateur au centre o la bielle correspondante est articulée sur ce support oscillateur a une longueur égale à celle du segment qui relie l'axe de l'arbre principal à l'autre centre o ladite bielle est articulée sur la pièce saillante précitée de l'arbre principal et, en outre, (b) dans laquelle la longueur de la bielle est égale à la moitié de celle desdits segments égaux et, finalement, (c) dans laquelle les deux angles que ladite bielle forme avec les deux segments égaux sont de 90 lorsque les supports d'oscillateur se trouvent dans la position intermédiaire de leur oscillation. On a également constaté qu'il est possible de tolérer de petites différences par rapport aux conditions géométriques optimales car elles n'entraînent pas des variations notables. Toutefois, il est clair que tout ce que l'on a dit ci-dessus n'est valable que pour de petites oscillations des supports d'oscillateur, de l'ordre de 20 , mais de telles oscillations sont précisément celles que l'on rencontre dans les modulateurs de mécanique d'armure rotative. Ainsi, bien que le modulateur de la présente invention aboutisse à une légère aggravation (inférieur à 1%) de l'accélération théorique par rapport au procédé connu par suite de la dissymétrie qu'il introduit, les avantages procurés par la réduction importante des jeux sont si considérables que, comme on l'a mentionné, l'effet global est tel qu'il permet une augmentation considérable de la vitesse de fonctionnement de la mécanique d'armure rotative. On va maintenant décrire la présente invention, à titre purement- illustratif et non limitatif, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une vue en perspective partiellement éclatée d'un modulateur de mécanique d'armure réalisé selon la présente invention; la figure 2 est une coupe longitudinale du modulateur de la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant A-A de la figure 2; la figure 4 montre la géométrie particulière utilisée dans le modulateur selon la présente invention. Sur les figures, la référence 1 désigne une roue dentée coaxiale à I'arbre principal 2 de la mécanique d'armure et entrainée en rotation suivant un mouvement uniforme par une seconde roue dentée 3 clavetée sur l'arbre 4 d'entraînement de mécanique d'armure, ledit arbre 4 étant disposé de façon décalée par rapport à l'arbre principal 2 de façon para] llle à cet arbre et supportant l'ensemble 5 de cames auxiliaires. La roue dentée 1 comporte deux fois plus de dents que la roue dentée 3, de sorte que l'arbre principal de la mécanique tourne à la moitié de la vitesse de l'arbre d'entraînement 4, comme cela est nécessaire. La roue dentée 1 est boulonnée sur un disque opposé 6 qui est maintenu espacé de cette roue par quatre pieds 7 à travers lesquels passent les quatre boulons 8 de fixation. Deux supports 9 et 10 d'oscillateur sont logés à des endroits diamétralement opposés dans la structure rigide formée par la roue dentée 1 et le disque 6 et aussi autour de deux axes 11 et 12 supportés rigidement par la roue dentée 1 et le disque 6. Les deux supports d'oscillateur coopèrent au moyen de leurs roues 13 et 14, disposées dans deux plans décalés axialement, avec deux cames conjugues fixes 15 et 16 qui se recouvent et qui sont fixées directement au carter 18 de la mécanique d'armure par des vis 17 et supportent de façon tournante ladite roue dentée 1 au moyen d'un roulement 19 à rouleau. Les supports 9 et 10 d'oscillateur sont reliés à l'arbre principal 2 respectivement par deux bielles 20 et 21 disposées de façon antissymétrique autour de l'axe de l'arbre principal 2, chacune des bielles étant articulées par des axes 22 et 23 sur un support 9 ou 10 d'oscillateur et sur une pièce saillante fourchue 24 de l'arbre principal 2, respectivement. Chacune des deux bielles 20 et 21 a une longueur (voir spécifiquement la figure 4) égale à la moitié de celle du segment 25 reliant le centre 26 de rotation du support 9 ou 10 d'oscillateur au centre 27 o la bielle correspondante 20 ou 21 est articulée sur le support 9 ou 10 d'oscillateur. Ici encore le segment a une longueur égale à la longueur du segment 28 qui relie l'autre centre 29, o la bielle 20 ou 21 est articulée sur la pièce saillante 24 de l'arbre principal 2, à l'axe 30 de l'arbre principal 2 et, de plus, les angles que les bielles 20 et 21 forment avec les segments 25 et 28 sont égaux à 90 quand les supports 9 et 10 d'oscillateur se trouvent dans la position intermédiaire de leur oscillation, telle que représentée sur la figure 4. Enfin, sur la figure 3 la référence 31 désigne certaines des liaisons à cames qui servent à commander les cadres (non représentés sur la figure) des lisses de la mécanique d'armure et qui peuvent être rendues solidaires de l'arbre principal 2 par des clavettes 32 que l'on peut insérer dans des cannelures, ménagées dans cet arbre, pendant les pauses déterminées par le modulateur. REVENDICATIONS 1. Modulateur pour commander une mécanique d'armure tournant à grande vitesse, comprenant deux cames conjuguées (15, 16) fixes de façon superposées et disposées coaxialement à l'arbre principal (2) de la mécanique d'armure pour coopérer avec des roues dentées correspondantes (1, 2) de deux supports (9, 10) d'oscillateur articulés, à des endroits diamétralement opposés, sur un disque (6) disposé coaxialement audit arbre principal (2) et entra!né en rotation par l'arbre d'entraînement (4) de la mécanique d'armure, les supports (9, 10) d'oscillateur étant reliés à l'arbre principal (2), le modulateur susvisé étant caractérisé en ce que les deux supports (9, 10) d'oscillateur sont reliés à l'arbre principal (2) par deux bielles (20, 21) qui sont disposées de façon antisymétrique l'une par rapport à l'autre et dont chacune est articulée par deux axes (22, 23) sur un des deux supports (9, 10) d'oscillateur et sur une pièce saillante (24) de l'arbre principal (2), respectivement, de manière telle que le segment (25) reliant le centre de rotation (26) du support (9 ou 10) d'oscillateur au centre (27) de l'axe d'articulation à l'aide duquel la bielle (20 ou 21) est articulée sur le support '(9 ou 10) d'oscillateur a une longueur à peu près égale à celle du segment (28) qui relie l'axe (30) de l'arbre principal au centre (29) de l'autre axe d'articulation à l'aide duquel la bielle (20 ou 21) est articulée sur la pièce saillante (24) de l'arbre principal et que la longueur de la bielle (20 ou 21) est à peu près égale à la moitié de celle desdits segments égaux (25) et que les deux angles que la bielle (20 ou 21) forme avec les deux segments égaux (25, 28) sont chacun de 90 lorsque le support d'oscillateur se trouve dans la position intermédiaire de son oscillation. 2. Modulateur pour commander une mécanique d'armure tournant à grande vitesse, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (4) de la mécanique d'armure est décalé par rapport à l'arbre principal mais est parallèle à celui-ci, les deux cames superposées (15, 16) étant fixées directement à la paroi du carter rigide de mécanique d'armure qui se trouve en face dudit arbre principal (2).