Brevet FR2676756A1 — publié le 19921127

L'invention se rapporte à un dispositif de fila- ge à anneau comprenant une broche pouvant être entraînée et destinée à recevoir une bobine et un anneau de guida- ge coaxial à l'axe de la broche, sur lequel tourne un curseur qui forme un guide pour le fil. Dans les dispositifs de filage à anneau, la mè- che de fibres tirée par un train d'étirage est acheminée à une bobine montée sur une broche entraînée en traver- sant un guide de filage à anneau qui est généralement constitué par un curseur qui tourne sur un anneau de gui- dage concentriquement à la bobine; le curseur est emboî- té sur l'anneau par deux branches qui entourent la piste du curseur des deux côtés, et il forme un oeillet de gui- dage pour guider le fil acheminé à la bobine, de sorte que le fil arrivant à la bobine en rotation entraîne le curseur Chaque tour du curseur donne un tour de torsion du fil tandis que la différence de vitesse de rotation entre la bobine, qui est en avance, et le curseur, qui est en retard, détermine la vitesse d'enroulement du fil Les forces centrifuges qui se développent, qui agissent, d'une part, sur le curseur et, d'autre part, sur la mèche de fibres entraînée en rotation autour de la bobine à l'aide du curseur et qui est ainsi tordue pour se transformer en fil, combinées aux forces de guidage agissant sur le fil, exercent sur le curseur un couple de basculement orienté transversalement à la piste du curseur, ce qui conduit à un accroissement du frottement et, en présence d'un accroissement correspon- dant de la vitesse de rotation du curseur, à une con- trainte thermique qui serait inacceptable en service pro- longé. Si l'anneau de guidage est lui-même monté rota- tif (AT-B-25 366), les forces de frottement qui s'exer- cent entre le curseur et l'anneau de guidage provoquent l'entraînement de l'anneau de guidage en rotation, ce qui, si la vitesse de rotation du curseur autour de la bobine est comparable, conduit à une réduction de la vi- tesse du curseur par rapport à l'anneau de guidage Ce- pendant, en raison du couple de basculement exercé sur le curseur, résultant de la force centrifuge, la con- trainte appliquée au curseur est considérable, de sorte que la durée de vie du curseur aux grandes vitesses de rotation est fortement réduite. L'invention se donne donc pour but de perfec- tionner un dispositif de filage à anneau du genre défini au début avec des moyens simples de manière à permettre d'obtenir de grandes vitesses de rotation du curseur sans qu'on ait à craindre de réduction de la durée de vie du curseur. L'invention résout ce problème par le fait que, dans la région de l'anneau de guidage, est prévue une piste de renvoi encerclant la bobine qui agit sur le fil arrivant au curseur, le brin de fil qui arrive au cur- seur en provenance de la piste de renvoi forme avec le brin de fil qui part du curseur, dans la région du cur- seur, un angle oc inférieur à 900 en projection sur un plan qui contient l'axe de la broche. En prévoyant une piste de renvoi qui entoure la bobine et le long de laquelle le fil est guidé et ren- voyé pendant la rotation du curseur autour de l'anneau de guidage, de manière que, dans la région du curseur, il se forme un angle aigu entre le brin de fil arrivant et le brin de fil partant, en projection sur un plan qui contient l'axe de la broche, la tension du fil exerce sur le curseur une force centripète qui est antagoniste au couple de basculement dû à la force centrifuge et qui donne au curseur une attitude de glissement avantageuse. Ceci a l'avantage de réduire considérablement les forces de frottement qui s'exercent entre le curseur et l'an- neau de guidage, ce qui se traduit par des durées de vie très avantageuses même, dans le cas de très grandes vi- tesses de rotation du curseur. La tension du fil qui en résulte et qui agit sur le curseur est orientée selon la bissectrice de l'an- gle formé entre le brin de fil qui arrive au curseur et le brin de fil qui part du curseur Etant donné que le trajet du brin de fil entre le curseur et la bobine est prédéterminé dans des limites relativement étroites, il faut, pour garantir le développement d'une force centri- pète suffisante au moyen de la tension du fil, maintenir un angle inférieur à 900 entre le brin de fil arrivant au curseur et le brin de fil partant du curseur, en pro- jection sur un plan qui contient l'axe de la broche, il faut tenir compte du fait qu'aussi bien le brin de fil arrivant au curseur que le brin de fil partant du cur- seur sont situés en dehors de ce plan de projection, de sorte que l'angle réel entre ces brins de fil peut même être supérieur à 900 sans qu'on sorte des conditions exi- gées pour la direction effective de la tension résul- tante du fil par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe On obtient notamment une direction effective avan- tageuse de la tension résultante du fil en particulier lorsque la piste de renvoi du fil présente un plus petit diamètre intérieur que l'anneau de guidage Ce choix de dimensions n'a pas seulement pour résultat une force centripète exercée sur le curseur qui est avantageuse pour maintenir ce dernier dans une attitude de glissement préférée mais il permet en outre de maintenir une plus grande distance axiale entre l'anneau de guida- ge et la piste de renvoi, ce qui simplifie la possibili- té d'accès au curseur, surtout dans le cas o la distan- ce axiale entre l'anneau de guidage et la piste de ren- voi est d'au moins 4 mm. Etant donné que la distance axiale entre la pis- te de renvoi et l'anneau de guidage, a une influence sur le trajet du fil entre la piste de renvoi et le curseur, la piste de renvoi du fil peut être montée de façon à pouvoir être réglée dans la direction axiale pour permet- tre d'adapter le dispositif d'une façon simple aux condi- tions de chaque cas. L'effet que le renvoi du fil sur la piste de renvoi exerce sur l'attitude de glissement du curseur est indépendant du montage rotatif ou non rotatif de la piste de renvoi Dans le cas d'un montage rotatif de l'anneau de guidage, qui admet de plus grandes vitesses de rotation pour le curseur, la piste de renvoi peut être accouplée solidairement en rotation à l'anneau de guidage, ce qui a pour effet que, par suite des forces de frottement entre le fil et la piste de renvoi, il peut s'exercer sur l'anneau de guidage un couple qui fa- vorise l'entraînement de l'anneau de guidage en rotation sans provoquer de sollicitation additionnelle du cur- seur. Etant donné que la mise en rotation de l'anneau de guidage par le frottement entre le curseur et l'an- neau de guidage et également par le frottement entre le brin de fil arrivant et la piste de renvoi si la piste de renvoi du fil est montée sur l'anneau de guidage, il s'établit, en raison des fluctuations de la résistance à la rotation et des fluctuations des conditions de frotte- ment, des variations de la vitesse de rotation de l'an- neau de guidage, ce qui crée des variations des condi- tions de guidage du curseur Afin que ces conditions de guidage puissent être prédéterminées par construction, l'anneau de guidage monté rotatif peut être entraîné en rotation dans le sens de la rotation du curseur à une vi- tesse prédéterminée, de sorte que la durée de vie du cur- seur ne dépend plus des aléas qui affectent la vitesse de rotation de l'anneau de guidage L'entraînement de l'anneau de guidage permet par ailleurs de faire monter la vitesse du dispositif de filage à anneau dans des con- ditions de démarrage avantageuses, d'une façon simple ce qui a en supplément une influence favorable sur la durée de vie du curseur L'entraînement de l'anneau de guidage peut être réalisé de différentes façons Toutefois, on obtient des conditions d'entraînement particulièrement avantageuses dans le cas o les dispositifs de filage à anneau sont placés en série dans une disposition habi- tuelle, lorsqu'on prévoit un entraînement par courroie tangentielle Dans un tel cas, l'anneau de guidage peut être porté par une bague de palier qui est formée par la bague intérieure et la bague extérieure d'un roulement. En raison de différences inévitables qu'on ob- serve sur l'épaisseur du fil et des différences résultan- tes du diamètre de la bobine, on doit s'attendre à ce qu'il se produise des variations de la tension du fil pendant un tour du curseur, variations qui ont une in- fluence défavorable sur l'attitude de glissement du cur- seur par rapport à l'anneau de guidage Pour compenser ces variations de la tension du fil, la piste de renvoi du fil arrivant peut présenter une distance à l'axe de la broche qui varie le long de la périphérie de la piste de renvoi entre une valeur limite supérieure et une valeur limite inférieure, afin d'exciter des vibrations du fil Sous l'effet de la variation de la distance de cette piste de renvoi à l'axe de la broche le long de la périphérie de la piste de renvoi, et par conséquent de la distance entre cette piste de renvoi et la bobine coaxiale à l'axe de la broche, le fil arrivant au cur- seur est excité en vibrations dont l'amplitude est déter- minée par la différence prédéterminée entre la valeur li- mite supérieure et la valeur limite inférieure de la dis- tance entre la piste de renvoi et l'axe de la broche, et qui présentent une fréquence élevée qui dépend de la vi- tesse de rotation du curseur Ces vibrations se superpo- sent aux vibrations du fil, qui sont d'une fréquence bas- se comparativement à celles-ci, et qui se manifestent par une variation de la grosseur du ballon du fil et ce- ci avec l'effet surprenant de compenser l'influence de ces vibrations de basse fréquence du fil sur l'attitude du curseur et d'assurer au curseur une attitude très sta- ble, qui représente une condition essentielle pour l'ob- tention de longues durées de vie du curseur. L'excitation des vibrations de haute fréquence peut être obtenue de différentes façons C'est ainsi que, par exemple, il est possible de disposer une piste de renvoi circulaire pour le fil arrivant au curseur dans une disposition excentrique par rapport à l'axe de la broche, afin de donner à la piste de renvoi une forme différente de celle de la piste circulaire coaxiale à l'axe de la broche, qui est nécessaire pour l'excitation des vibrations du fil La simplicité de construction de la piste de renvoi qui est liée à cette structure ne permet toutefois d'obtenir qu'une fréquence de vibration qui correspond à la fréquence de la rotation du curseur. Si l'on veut obtenir de plus hautes fréquences de vibration du fil, il faut envisager une piste de renvoi qui s'écarte de la forme circulaire, par exemple qui présente la forme d'un ovale, mais qui peut être dispo- sée coaxialement à l'axe de la broche. Naturellement, il ne faut pas que les vibra- tions de haute fréquence du fil conduisent à une sollici- tation additionnelle inadmissible du fil Pour obtenir des conditions de tension avantageuses, il est à recom- mander de fixer la différence entre la valeur limite su- périeure et la valeur limite inférieure de la distance de la piste de renvoi à l'axe de la broche en fonction de la longueur de fil qui est acheminée à la bobine pen- dant un tour du curseur. Sur le dessin, l'objet de l'invention est repré- senté à titre d'exemple Sur ce dessin, la figure 1 représente un dispositif de filage à anneau selon l'invention par une vue en coupe axiale schématique; la figure 2 représente un dispositif de filage à anneau par une vue de dessus partiellement arrachée; la figure 3 représente le guidage du fil dans la région du curseur, par une coupe axiale passant par l'anneau de guidage, à plus grande échelle; la figure 4 est une représentation, correspon- dant à la figure 1, d'une variante de construction d'un dispositif de filage à anneau; la figure 5 montre une rangée de dispositifs de filage à anneau du même type par une vue de dessus sché- matique; la figure 6 représente une autre forme de réali- sation d'un dispositif de filage selon l'invention par une vue de dessus schématique; la figure 7 représente le guidage du fil dans la région du curseur, dans la forme de réalisation selon la figure 6, par une vue correspondant à la figure 3, à plus grande échelle. Les dispositifs de filage à anneau représentés sont essentiellement composés d'une broche 1 entraînée d'une façon traditionnelle, destinée à recevoir une bobi- ne 2, à laquelle le fil 3, qu'il s'agit de produire en partant d'une mèche de fibres étirée, est achéminé par l'intermédiaire d'un curseur habituel 4, lequel forme un oeillet de guidage du fil et circule sur un anneau de guidage 5 Alors que cet anneau de guidage 3 est tenu bloqué en rotation sur les figures 1 à 3, dans le cas des figures 4 et 5, il est porté par une bague de palier 6 qui est montée rotative dans une monture 8 au moyen d'un roulement 7 Cette monture 8 peut être encastrée dans une platine d'anneaux 9 de la façon habituelle, com- me l'anneau de guidage non rotatif 5 selon les figures 1 à 3 Ce montage rotatif de l'anneau de guidage 5 permet de réduire la vitesse relative de rotation du curseur 4 par rapport à l'anneau de guidage 5 sans réduire les vi- tesses de rotation du curseur 4 par rapport à la bobine 2 ou par rapport à la platine à anneaux 9, ce qui réduit la contrainte imposée au curseur. Toutefois, quel que soit le montage rotatif ou non rotatif de l'anneau de guidage 5, on doit chercher à obtenir une attitude de glissement avantageuse du cur- seur 4 par rapport à l'anneau de guidage 5 Ce résultat est atteint grâce à une piste de renvoi 10 entourant la bobine 2, constituée par un anneau de glissement qui est disposé à une petite distance axiale au-dessus de l'an- neau de guidage 5, et qui présente un plus petit diamè- tre intérieur que la bague de guidage 5 Pour donner ap- pui à la piste de guidage annulaire 10, il est prévu une bague de fixation 11 qui est appuyée sur le corps de ba- se de la bague de guidage 5 (figure 1) ou sur la bague de palier 6 (figure 4), et qui porte des pattes de fixa- tion 12 auxquelles la piste de renvoi 10 est fixée Les forces de frottement entre la piste de renvoi 10 et le fil 3 qui tourne, et qui agissent dans la direction cir- conférentielle, engendrent dans le cas de la forme de réalisation selon la figure 4, un couple qui s'exerce sur l'anneau de guidage 5, lequel est ainsi entraîné, en déchargeant en même temps les sollicitations du curseur 4 Afin d'obtenir les conditions les plus favorables pour la vitesse de rotation de l'anneau de guidage 5, on peut aussi associer à l'anneau de guidage 5 un entraîne- ment positif, par exemple un entraînement 13 par cour- roie tangentielle qui coopère avec la bague de palier 6. La courroie tangentielle 14 de cet entraînement 13 à courroie tangentielle entraîne la bague de palier 6 qui, à cet effet, entoure la monture 8 en présentant une jan- te bombée 15 qui reçoit la courroie tangentielle, comme on peut le voir sur les figures 4 et 5 Grâce à cette disposition, les différences de résistance à la rota- tion, par exemple celles qui résultent des variations des conditions de lubrification du roulement 7, ne ris- quent pas d'agir sur la vitesse de rotation de l'anneau de guidage 5. Le fil 3 qui est renvoyé sur la piste de renvoi est orienté entre la piste de renvoi 10 et le curseur 4 de telle manière que le brin de fil 3 a arrivant au cur- seur 4 forme avec le brin de fil 3 b partant du curseur 4, un angle aigu r tient l'axe de la broche, plan qui est représenté par le plan du dessin comme on peut le voir en particulier sur la figure 3 La force résultante agissant sur le curseur 4, qui est orientée selon la bissectrice de l'angle for- mé entre les brins 3 a, 3 b du fil, et qui est engendrée par la tension du fil, compense les couples de bascule- ment agissant sur le curseur 4 et qui résultent de la force centrifuge, du moins dans une mesure qui permet au curseur 4 de prendre un appui avantageux sur l'anneau de guidage, ce qui réduit de façon décisive la contrainte appliquée au curseur. Toutefois, la tension du fil elle-même peut va- rier, en raison du fait que l'épaisseur du fil n'est pas uniforme et que les conditions d'enroulement sur la bobi- ne 2 ne sont pas uniformes, ce qui se manifeste par une variation du diamètre du ballon de fil qui se forme lors de la rotation du fil autour de la bobine, et agit sur la position d'équilibre du curseur 4 qui, par suite, peut basculer et être exposé à une usure considérable- ment aggravée Pour ramener cette influence à un niveau insignifiant, le profil de la piste de renvoi peut être différent d'une forme circulaire concentrique à la bro- che 1, comme on peut le voir sur les figures 6 et 7 Ce- ci signifie que la distance a entre la piste de renvoi et l'axe de la broche varie le long de la périphérie de la piste de renvoi 10, entre une valeur limite supé- rieure a et une limite inférieure au, de sorte que, par suite de la variation de la distance, le fil 3 est exci- té en vibrations qui sont d'une fréquence élevée compara- tivement aux fluctuations du fil dues, par exemple, à des variations des conditions d'enroulement, et qui sta- bilisent une attitude de glissement préférée du curseur 4 Sur la figure 7, on a représenté en trait mixte le trajet du fil dans la région de la valeur limite infé- rieure au de la distance a et, en comparaison, le trajet du fil dessiné en trait continu dans la région de la va- leur limite supérieure % de la distance a, o l'on peut voir directement l'effet de cette disposition. Selon l'exemple de réalisation représenté, la piste de renvoi est représentée sous la forme d'un ovale ou d'une ellipse Toutefois, il n'est pas absolument né- il cessaire de prévoir des pistes de renvoi s'écartant de la forme circulaire pour obtenir l'excitation des vibra- tions du fil 3 Il suffit de disposer un anneau de glis- sement en forme de couronne de cercle dans une position excentrique par rapport à la broche 1; en agissant sur l'excentricité, on dispose d'une possibilité simple de réglage de l'amplitude des vibrations, qu'on ajuste alors, par exemple, par tâtonnement. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif de filage à anneau comprenant une broche pouvant être entraînée et destinée à recevoir une bobine, et un anneau de guidage coaxial à l'axe de la broche, sur lequel tourne un curseur qui forme un guide pour le fil, caractérisé en ce que, dans la région de l'anneau de guidage ( 5), est prévue une piste de renvoi ( 10) encerclant la bobine ( 2), qui agit sur le fil ( 3) arrivant au curseur ( 4), le brin de fil ( 3 a) qui arrive de la piste de renvoi ( 10) au curseur ( 4), formant avec le brin de fil ( 3 b) qui part du curseur ( 4), dans la ré- gion du curseur, un angle (c-) inférieur à 90 en projec- tion sur un plan qui contient l'axe de la broche. 2 Dispositif de filage à anneau selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la piste de renvoi ( 10) agissant sur le fil ( 3) présente un plus petit dia- mètre intérieur que l'anneau de guidage ( 5). 3 Dispositif de filage à anneau selon la reven- -dication 1 ou 2, caractérisé en ce que la piste de ren- voi ( 10) agissant sur le fil ( 3) est montée de façon à pouvoir être réglée dans la direction axiale. 4 Dispositif de filage à anneau selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la piste de renvoi ( 10) du fil ( 3) possède un plus petit diamètre in- térieur que l'anneau de guidage ( 5). 5 Dispositif de filage à anneau selon la reven- dication 4, caractérisé en ce que la piste de renvoi ( 10) du fil ( 3) est accouplée solidairement en rotation à l'anneau de guidage ( 5) monté rotatif. 6 Dispositif de filage à anneau selon une des revendications de à 5, caractérisé en ce que l'anneau guidage ( 5) monté rotatif peut être entraîné avec une vi- tesse de rotation prédéterminée dans le sens de la rota- tion du curseur ( 4). 7 Dispositif de filage à anneau selon la reven- dication 6, caractérisé en ce que l'anneau de guidage ( 5) peut être entraîné au moyen d'une courroie tangen- tielle ( 14). 8 Dispositif de filage à anneau selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la piste de renvoi ( 10) du fil ( 3) présente une distance (a) à l'axe de la broche qui varie le long de la périphérie de la piste de renvoi ( 10), entre une valeur limite supérieure et une valeur limite inférieure (ao, au), pour exciter des vibrations du fil. 9 Dispositif de filage à anneau selon la reven- dication 8, caractérisé en ce que la piste de renvoi ( 10) est constituée par une piste circulaire excentrique par rapport à l'axe de la broche. Dispositif de filage à anneau selon la re- vendication 8, caractérisé en ce que la piste de renvoi ( 10) présente une forme ovale. 11 Dispositif de filage à anneau selon une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la différen- ce entre la valeur limite supérieure et la valeur limite inférieure (O, Au) de la distance (a) entre la piste de renvoi ( 10) et l'axe de la broche est calculée en fonc- tion de la longueur de fil acheminée à la bobine ( 2) pen- dant un tour du curseur.