Brevet FR2626642A1 — publié le 19890804

DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT D'UNE PIECE DANS UN MOUVEMENT ALTERNATIE DE TRANSLATION La pressente invention concerne l'entraîuement d'une piece dans un mouvement de va-et-vient, c'est-à-dire, un mouvement alternatif de translation. Elle trouve des applications dans des domaines varie&num;;s, tels que l'industrie textile pour le renvidage des bobines croisées ou à spires jointives, la robotique etc ta piece que l'on entratne est donc tres différente selon les applications, il pourra s agir par exemple d'un guide-fil devant une bobine fixe ou au contraire d'un chariot support bobine devant un guide-fil fixe ou bien d'un chariot desant un poste de visitage. On sait entraîner une pièce dans un mouvement alternatif de translation. Les moyens utilisés sont divers. te plus simple met en oeuvre un moteur d'entraînement a double sens de rotation dont le changement de sens est soit programmé soit commandé par des capteurs adéquats délimitant la course du déplacement. Mais cela entraîne une inertie importante lors du changement de sens. On a cherché a mattriser ce mouvement alternatif à partir d'un moteur tournant dans un seul sens, En particulier dans le domaine du bobinage des fils, le brevet français N décrit un système dans lequel la rotation du moteur entrasse en rotation deux pignons latéraux dans des rotations de sens oppose, et dans lequel la pièce est mue grâce à un pignon central relie aux deux pignons latéraux par l'intermédiaire de deux embrayages, commandés alternativement.Ce système donne satisfaction, toute fois il pressente dans certains cas une trop grande inertie due à la mise en oeuvre des embrayages Or on a trouvé et c'est ce qui fait l'objet de l'invention un dispositif d'entraînement d'une pièce dans un mouvement alternatif de translation qui pallie les inconvénients constatés, Ce dispositif est du type connu dans lequel le mouvement de translation est obtenu grâce â un moteur tournant dans un seul sens .Selon l'invention, le dispositif comprend a. une courroie sans fin, tendue entre deux poulies d'axe parallèle , dont l'une au moins est entraînée par le moteurs un corps central, solidaire de la pièce à entraîner, qui comprend deux ensembles de blocage, chacun de ces deux ensembles encadrant le premier le brin supérieur et le second le brin inferieur de la courroie et comprenant , place d'un côté du brin correspondant, un bloc mâchoire a actionné par un moyen, de déplacement e et, placé de l'autre côté du brin en vis à vis du bloc machoire, une surface de blocage, l'écartement entre la face extérioure du bloc mSchoire et la surface de blocage étant, au plus, légèrement supérieur a' 1 1e'paisseur de la courroie, c et des moyens de commande des deux moyens de déplacement, aptes a commander le déplacement simultané et inverse des deux blocs mâchoires, de telle sorte que I 'un se rapproche de la surface de blocage en vis a vis et bloque le brin correspondant de la courroie tandis que l'autre s'écarte de la surface de blocage en vis.a vis et libère llautre brin de la courroie, te- mouvement alternatif de translation du bloc central et donc de la pièce, solidaire du bloc central, est obtenu par blocage de ce bloc sur le brin supérieur ou le brin inférieur de la courroie, qui par rapport à un élément de référence donne se déplacement dans des directions opposées La tres faible inertie recherchée est rendue possible du fait que les moyens de blocage - bloc mâchoire et surface de blocage - encadrent de tres près la courroie et que l'inversion de sens peut être quasiment instantanee. De préférence le moyen de déplacement d'un bloc mâchoire consiste en un vérin, par exemple un vérin plat, associé à une électrovanne, Ainsi les deux électrovannes sont alimentées constamment en air comprime et les'moyens de commande actionnent simultanément les deux électrovannes, l'un commandant la sortie de son vérin associé et l'autre la rentrée de son vérin associé. Avantageusement, pour améliorer la précision et minimiser les risques de glissement, la courroie est une courroie caoutchoutée dont la face en contact avec les poulies est rainurée dans le sens de la longueur par des dents de section triangulaire et les surfaces des ensembles de blocage en regard desdites rainures sont elles-mêmes rainurées par des sillons de section complémentaire de celle de la courroie. Dans cette disposition particulière, le blocage est réalisé non par pincement d'une courroie plate entre deux surfaces plates, -qui peut présenter des phénomènes de glissement notamment lorsque la pièce fixée au bloc central est lourde, mais il est réalisé par le pincement d'une courroie rainurée dont les rainures épousent la forme rainurée de la surface en vis à vis.. Ainsi lors du blocage, 11 y a une répartition homogène de la pression sur toutes les surfaces en contact.Bien sur dans ce cas les poulies ont elles-mêmes un profil rainuré , complémentaire de la courroie flans un premier mode de réalisation du corps central, celui-ci a la forme d'une fourche à trois branches disposées ainsi : une branche latérale étant en-dessous de la branche centrale elle-même en-dessous de la seconde branche latérale Les faces supérieure et inférieure de la branche centrale constituent les deux surfaces de blocage et les deux blocs mâchoires et les moyens de déplacement correspondants sont fixés sur les faces internes de respectivement la branche latérale supérieure et la branche latérale inférieure La branche centrale est placée entre les deux brins de la courroie ; de la sorte, les blocs macho ires supportes par les branches latérales sont respectivement - au-dessus du brin supérieur et en-dessous du brin inférieur de la courroie Pendant le déplacement du dispositif, le brin de la courroie qui n'est pas bloquée et donc qui n'entraîne pas le dispositif peut glisser sur la Surface supérieure de la branche centrale s1il s'agit du brin supérieur et sur la surface du bloc mâchoire de la branche latérale inférieure s'il s'agit du brin inférieur Dans le cas ou la courroie est rainurée, conformément a ce qui a été dit ci-dessus, ce sont les faces supérieure et inférieure de la branche centrale qui sont elles-mêmes rainurées, par des sillons complémentaires aux dents de la courroie. flans un second mode de réalisation du corps central, celui-ei ayant la même forme qu'une fourche à trois branches > les faces internes des deux branches latérales constituent les deux surfaces de blocage et les deux blocs mâchoires et les moyens de déplacement correspondants sont fixés respectivement sur la face supérieure et sur la face inférieure de la branche centrale. Ici encore la branche centrale est placée entre les deux brins de la courroie , mais également les deux blocs mâchoires. Dans le cas où la courx;oie est rainurez, ce sont les deux mâchoires qui sont elles-mêmes rainurées, par des sillons complémentaires aux dents de la courroie. Les moyens de commande des deux moyens de déplacement, aptes à commander le déplacement simultané et inversé des deux blocs mâchoires comprennent par exemple deux capteurs, placés à demeure de part et d'autre de la pièce lors de son déplacement et qui commandent les moyens de déplacement lorsque la pièce passe à leur hiveau. Dans ce cas de figure, les capteurs sont montés réglables sur une réglette graduée de manière à modifier éventuellement la course de la piece lors de son va-et-vient , en déplaçant les capteurs le long de la réglatte.S'il s'agit de capteurs opto-électroniques, les éléments réfléchissants seront montés sur la pièce, de telle sorte que le capteur actionne le moyen de déplacement lorsque l'élément réfléchissant passe à son niveau Les moyens de commande des deux moyens de déplacement, aptes a commander le déplacement simultané et inversé des deux blocs mâchoires comprennent par exemple deux capteurs , solidaires de la pièce en mouvement et placés. en regard d'éléments fixes correspondant à la course de déplacement de la pièce. Dans ce cas de figure, c'est le déplacement des éléments fixes qui permet de modifier la course du vaeat-vient, Avantageusement dans le cas d'utilisation du dispositif de l'invention pour le bobinage de fils, les éléments fixes consistent en un- , gabarit de la bobine. Les moyens de commande , à deux capteurs, qui viennent d'être décrits sont particulièrement avantageux lorsque le mouvement alternatif de translation a, de manière répétitive, la méme course. C'est ce que l'on rencontre dans l'industrie textile, en matière de bobinage, le fil devant être régulièrement réparti sur toute la largeur de la bobine , Dans d'autres types d'application, où le mouvement alternatif de translation aura une course variable dans le temps, les moyens de commande pourront comprendre un ensemble de programmation, par. exemple de programmation numérique, qui déterminers la commande des moyens de déplacement des blocs mâchoires en fonction des données propres à la pièce. L'invention sera mieux comprise à la lectore de la description qui va maintenant être faite de deux exemples de réalisation du dispositif de l'invention mis en oeuvre pour le bobinage de fils , illustré par le dessin annexé dans lequel La figure 2 est une représentation schématique de face d'une première installation de bobinage La figure 2 est une représentation schématique de côté d'une partie du dispositif La figure 3 est une représentation schématique d'une seconde installation de bobinage. Le faisceau de filaments, constituant le fil I à renvider, provient d'un poste de filage non représenté Le fil 1 passe p.ar le guide-fil 2 qui joue le role de guide de convergence pour les filaments du faisceau > puis il est enroulé sur la bobine 3 sous la forme d'un enroulement croisé La bobine 3 est emmanchée sur la broche 4, La broche 4 est solidaire du chariot 5, qui comporte une partie 6 sensiblement horizontale et une partie 7 sensiblement verticale . La broche 4 est montée en porte-à-faux sur la partie 7 verticale, de telle sorte que l'axe de- la broche 4 qui supporta la bobine soit, lui horizontal. Le bâti 8 du bobinoir est une structure rigide sur laquelle est fixé le moteur 9 qui entratne en rotation la broche 4 grace au flexible d'entraînement 10 qui relie le moteur 9 à l'axe de la broche 4. La partie supérieure du bâti 8 supporte deux rails de guidage 11. La partie horizontale 6 du chariot 5 comporte plusieurs galets sur roulements à billes , dont les profils sont tels que le chariot 5 peut s'appliquer exactement sur les rails de guidage 11, et glisser le long de ces rails lors de son mouvement de va-et-vient de gauche à droite et de droite à gauche. En dessous du niveau des rails Il, sont fixées sur les côtés droit et gauche du bati 8 deux poulies respectivement IZ et 13 dont les axes horizontaux ont une direction perpeudiculair à a taxe de la brnche 4. La courroie 14 a une forme de boucle l'axe de la broche 4, La courroie 14 a une forme de boucle fermée , elle est tendue entre les deux poulies 12 et l3. La poulie 12 est entraînée en rotation par le moteur 15 à un seul sens de rotation fixé sur le bRti 8. Comme cela apparatt clairement sur la figure 2, la face intérieure de la courroie 14, c'est-à-dire celle qui est en contact avec les poulies 12 et 13, est rainurée , dans le sens de la longueur par des dents de section triangulaire Les deux poulies 12 et 13 sont elle-memes rainurées avec des sillons conformés pour recevoir les dents de la courroie 14, ainsi l'adhérence entre la courroie 14 et les poulies 12 et 13 est obtenue par le contact de toute la surface de la courroie sur la poulie lors du déplacement continu de ladite courroie. Sous la partie horizontale 6 du chariot 5 est fixé ltensemble de blocage 16 qui comprend deux montants latéraux fixés sur -un montant central : le le montant central 18 est positionné entre le brin supérieur 17 et le brin inférieur 19 de la courroie 14, les montants latéraux supérieur 20 et inférieur 23 font face au montant central 18 respectivement au-dessus du brin supérieur 17 et en-dessous du brin inférieur 19 de la courroie 14, Sur chacun de ces montants 20 et 23 sont fixés un ensemble compact electrovanneZvérin plat 24, 25, la tige 26 du vérin correspondant étant solidaire d'une mâchoire 27, 28.Lorsque la tige 26 est en position rentrée (ensemble électrovanne/vérin 24 de la figure 2), la face exterleure 29 de la mâchoire 27 est écartée de la face supérieure 30 du montant central 18 qui lui fait face d'une distance qui est légèrement supérieure à i 'épaisseur -de la courroie 14. Lorsque la tige 26 du vérin est en position sortie (ensemble électrovanne/vérin 25 de la figure 2) la face extérieure 31 de la mâchoire 28 est approchée de la face inférieure 31 du montant central 18 qui lui fait face dtune distance telle que. la courroie 14 est serrée entre la mâchoire 28 et le montant central 18 en sorte que l'ensemble de blocage 16 est solidaire de la courroie 14 Les deux faces 30 et 32 du montant central 18 sont rainorées avec des sillons dont la forme et les dimensions sont complémentaires des dents de la courroie 14, de manière à ca que les rainures de la courroie 14 épousent exactement le profil des sillons du montant central 18, lorsque la courroie 14 est bloquée entre le montant central 18 et la mâchoire 28. Les électrovannes 24 > 25 sont alimentées en permanence en air comprimé par des moyens non représentés. Leur ouverture et leur fermeture qui permettent ou non d'alimenter en vair comprimé le vérin correspondant sont commandées par les détecteurs 21 et 22. Le détecteur 21 est positionné Juste au-dessus des rails de guidage Il sur le cté droit du bati 8, de même le détecteur 22 sur le cote gauche du bati 8. Le fonctionnement du mouvement alternatif de va-et-vient de la bobine 3 devant le guide-fil 2 est obtenu dans les conditions suivantes. La tige 26 du vérin inférieur 25 étant sortie, la mâchoire 28 serre le brin inférieur 19-de la courroie 14 contre la face inférieure 32 du montant central 18, tandis que la mâchoire 27 est écartée du brin supérieur 17 de la courroie 14. Ainsi le chariot 4, par l'intermédiaire de l'ensemble de blocage 16 est solidaire du brin inférieur 19 de la courroie 14 et se déplace le long des rails de. guidage 11 dans le sens de déplacement du brin inférieur 19 de la courroie 14, représenté par la flèche FI. Le chariot se déplace de gauche à droite. Lorsque l'extrémité droite de la La partie horizontale 6 du chariot 4 arrive au niveau du détecteur 21, celui-ci détecte la présence du chariot 4 et commande simultanément l'ouverture de l'électrovanne 24 et la fermeture de l'électrovanne 25, qui actionnent en sens opposés les tiges 26 des vérins correspondants et donc le déplacement des méchoires 27 et 28, la macho ire 27 se rapprochant de la face supérieure 30 du montant central 18 et bloquant le brin supéreur 17 de la courroie I4 tandis que la mâchoire 28 s'écarte de la face inférieure 32 du montant central 18 et libère le brin inférieur 19 de la courroie 14.Le chariot 4 devent alors solidaire du brin supérieur 17 de la courroie et se déplace le long des rails de guidage II dans le sens du déplacement du brin supérieur 17 de la courroie 14, représenté par la fleehe F2* Le chariot se déplace de droite à gauche jusqu'à ce que l'extrémité gauche de la partie horizontale 6 du chariot 4 arrive au niveau du détecteur 22;; Celui-ci détecte la présence du chariot 4 et commande simultanément la fermeture de l'électrovanne 24 et l'ouverture de l'électrovanne 25, entratnant le blocage du brin inférieur 19 de la courroie 14 sur le montant central 18 par la mâchoire 28 et la libération du brin supérieur 17 de la courroie 14, Le chariot repart alors de gauche à droite, et ainsi de suite. Le positionnement exact des détecteurs 21 et 22 est déterminé en fonction de la course de la bobine, c'est-à-dire la hauteur sur laquelle le fil l sera enroulé sur la bobine 3. Leur position est donc réglable vers la droite ou la gauche. A l'aide du bobinoir qui vient d'être décrit, on a pu bobiner après filage par voie fondue des fils de matières organiques trop fragiles pour être utilisés comme tels, mais qui sont les produits intermédiaires destinés à être ultérieurement transformes , par exemple des fils à partir de brais destinés à etre transformés en fils de carbone, par exemple des fils à partir de polymères amorphes ayant au départ de faibles propriétés mécaniques On a pu également bobiner après filage par voie humide de la cellulose dissoute dans un solvant organique tel que la N-methyl morpholine-oxyde sous forme de fils dont le nombre de brins (filaments) peut être três réduit, par exemple I à 40 brins de @ dtex Dans ces exemples, le support de bobinage avait un diamètre de 250 mm, la course de bobinage était de 300 mm. La période du mouvement de va-et-vient était de 1, 2 s. L'angle de croisure était fonction de la vitesse de bobinage : 6 à 700 m/mn, 10 à 400 m/mn, 35 à 100 m/mn. Dans une seconde installation de bobinage pour articles de pêche, illustrée schématiquement à la figure 3 , le fil 33 est renvidé sur une bobine 34 à joues 35, 36. La bobine 74 est l'une des bobines montées jointives sur la broche 37 qui est entraînée en rotation par des moyens moteurs connus non représentés. Toutes les bobines 34 sont attenantes les unes aux autres par leurs joues, Dans cette installation la broche 37 > et donc la, bobine 34, est fixe, alors que, le guide-fil 38 qui présente le fil 33 devant la bobine est animé d'un mouvement alternatif de translation. Le guide-fil 38 est fixé sur un ensemble de blocage 16 identique à celui qui a été décrit dans l'exemple précédent qui coopère avec la courroie , sans fin 14, tendue entre les deux poulies l2 et 13 et qui tourne continûment dans le méme sens grâce à des moyens moteurs de la poulie 12 > connus et non représentés le fonctionnement de l'ensemble de blocage 1a provoquant le mouvement alternatif de translation du guide-fil 38 est le mEme que précédemment et ne sera donc pas repris.Cependant, de maniere originale, chaque capteur 39, 40 qui commande simultanément l'ouverture d'une électrovanne et la fermeture de l'autre t électrovanne est solidaire de l'ensemble de blocage 16 grâce au support 41 qui est fixé audit ensemble 16. Le support 41 enjambe le gabarit 42 qui est constitué de bobines 43, jointives et montées sur un axe fixe 44. Chaque bobine 43 est une bobine à joues 45 et 46, identique à la bobine 34 sur laquelle le fil 23 doit être enroulé. Les capteurs 39 et 40 surplombent le gabarit 42 de part et d'autre de la bobine 43 de telle sorte qu'ils ne détectent pas le corps de la bobine 43 mais uniquement les joues 45 et 46 . Ce sont par exemple des capteurs opto-électroniques dont le rayon lumineux sera réfléchi verticalement par une autre partie du support 41 passant sous le gabarit 42. Ainsi lorsque le capteur 39 est au niveau du corps de la bobine 43, il reste dans l'état où il était précédemment et lorsqu'il arrive au niveau de la joue 45, qui coupe le rayon lumineux, il actionne l'électrovanne et donc le vérin correspondant, ce qui entraîne le changement de sens de l'ensemble de blocage 16 et donc du guide-fil 38. Le capteur 39 correspond à la joue 45, la plus à gauche de chaque bobine 43, et le capteur 40 à la joue 46, la plus à droite de chaque bobine 43. Le capteur 39 est, sur le support 41, décalé vers la gauche par rapport au capteur 40 et sert au réglage du zéro, c'est-à-dire du commencement de la bobine.L' écartement entre les deux capteurs 39 et 40 est éventuellement réglable, afin de pouvoir faire varier la présentation du fil sur la bobine 3X, par exemple si l'on écarte plus les deux capteurs cela diminue la course de bobinage et donne une présentation plus bombée du fil 33 sur la bobine 34 Le- passage du fil 33 d'une bobine 34 à la suivante est obtenu å l'aide d'une programmation non représentée comprenant un compte-tours, et un comparateur du nombre de tours de la broche 37 par rapport au nombre de spires souhaité par les bobines 34 qui a été entré en référence en début de bobinage et un compteur de bobines.Une fois atteint le nombre de spires en référence, pour une bobine 33 donnée, le compte-tours met hors circuit temporaitement les capteurs 39 et 4D , jusqu'à ce que le capteur 40 rencontre la joue 46 de la bobine gabarit 43 suivante, et ainsi de suite jusqu'à ce que le nombre d bobines soit atteint, ce qui arrête tous les moyens dtentratnement. Cette seconde installation de bobinage est particulièrement souple d'emploi, car lton peut renvider du fil sur des types de bobines très divers sans effectuer de réglage particulier Il suffit de monter sur l'axe 44 des bobines gabarits du type de celle sur laquelle doit être renvidé le fil 33. Ce sont les capteurs 39 et 40, qui,en détectant la position des joues 45 et 46, réglent automatiquement la course du bobinage REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement d'une pièce dans un mouvement alternatif de translation du type dans lequel le mouvement de translation est obtenu grâce à un moteur tournant dans un seul sens, caractérisé en ce qu'il comprend a. une courroie (14) sans fin, tendue entre deux poulies (12,13) d'axe parallèle , dont l'une au moins (12) est entratnée par le. moteur (15), b. un corps central (18), solidaire de la pièce à entraîner, qui comprend deux ensembles de blocage , chacun de- ces deux ensembles encadrant le premier le brin supérieur (17) et le second le brin inférieur (19) de la courroie (14) et comprenant, placé d'un côté du brin correspondant , un bloc mâchoire (27,28) actionné par un moyen de déplacement et , placée de l'autre côté du brin en vis a vis du bloc mâchoire, une surface de blocage (30,32), l'écartement entre la face extérieure du bloc mâchoire et la surface de blocage étant, au plus, légèrement supérieur a l'épaisseur de la courroie (14), c. et des moyens de commande des deux moyens de déplacement, aptes a commander le déplacement simultané et inverse des deux blocs mâchoires (27, 28), de telle sorte que l'un se rapproche de la surface de blocage (30, 32) en vis A vis et bloque le brin (17, 19) correspondant de la courroie (14) tandis que l'autre s'écarte de la surface de blocage en Vis à vis et libère l'autre brin de la courroie (14). 2. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que le moyen de déplacement d'un bloc mâchoire consiste en un vérin plat, associé à une électrovanne alimentée en permanence en air comprimé, ladite électrovanne étant actionnée par les moyens de commande.. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la courroie (14) est une courroie caoutchoutée dont la face en contact avec les poulies (12, 13) est rainurée dans le sens de la longueur par des dents de section triangulaire et les surfaces des ensembles. de blocage en regard desdites rainures sont elles-mêmes rainurées par des sillons de section complémentaire de celle de la courroie. 4* Dispositif selon l'une des revendications I à 3 caractérisé en ce que , le corps central ayant la forme d'une fourche à trois branches disposées l'une au-dessus de l'autre , les faces supérieure (30) et inféricute (32) de la branche centrale (18) constituent les deux surfaces de blocage et en ce que les deux blocs mâchoires (27, 28) et les moyens de déplacement correspondants (24, 25) sont fixés sur les faces internes de respectivement la branche latérale supérieure (20) et la branche latérale inférieure (23) 5.Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, le corps central ayant la forme d'une fourche à trois branches disposées l'une au-dessus de l'autra, les faces internes des deux branches latérales constituent-les deux surfaces de blocage et les deux blocs mâchoires et les moyens de déplacement correspondants souts fixés respectivement sur la face supérieure et sur la face inférieure de la branche centrale. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les moyens de commande des moyens de déplacement comprennent deux capteurs (21, 22) placés à demeure de part et d'autre de la pièce lors de son déplacement, et qui commandent les moyens de déplacement (24, 25) lorsque la pièce passe à leur niveau 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les moyens de commande des moyens de déplacement compreunent deux capteurs (39, 40), solidaires de la pièce en mouvement et placés -en regard d'éléments fixes (42) correspondant à la course de déplacement de la pièce. 8. Dispositif selon la revendication 6 appliqué au bobinage de fils caractérisé en ce que la pièce solidaire du corps central (18) consiste en un chariot (5) comportant une broche (4), support bobine (13) , entraînée en rotation et en ce que les capteurs (21,22) sont placés de part et d'autre du chariot (5) de telle sorte que la bobine (3) se déplace devant un guide-fil (2) fixe. 9. Dispositif selon la revendication 7 appliqué au bobinage de fil caractérisé en ce que la pièce solidaire du corps central (18) comprend un guide-fil (38) et un bras support (41) sur lequel sont placés des capteurs (39,40) et en ce que les éléments fixes consistent en des gabarits de bobine. 10. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que les moyens de cammande des moyens de déplacement sont programmés en fonction des données propres a la pièce.