Brevet FR2718157A1 — publié le 19951006

METIER DE FILATURE DE FILS CHIMIOUES. Domaine technique de l'invention L'invention concerne un nouveau type de métier de filature de fils chimiques ; elle concerne plus particulièrement un métier de filature de fils chimiques à l'humide, notamment de viscose. Dans la suite de la description et dans les revendications, l'invention sera plus particulièrement décrite dans son application aux fils de viscose. Il est entendu toutefois qu'il ne s'agit là que d'un mode de réalisation préféré, mais nullement limitatif. On peut utiliser également ce métier pour toutes techniques de filature de fils chimiques à l'humide, tels que par exemple celles des fils acryliques, des aramides, des élasthannes, voire des alginates. Techniques antérieures On connaît depuis longtemps la filature de fils chimiques en discontinu. Il n'est pas utile de la décrire ici en détail. Pour l'essentiel, cette technique consiste à filer à une vitesse généralement inférieure à cent mètres par minute, le collodion de viscose dans un bain au travers d'une filière, puis après renvoi, à réceptionner le fil sur un support sans ou avec torsion, pour lui faire subir ensuite des opérations de purification, de séchage, éventuellement de torsion et de bobinage. Bien que très largement répandue, cette technique présente de nombreux inconvénients, dont les principaux sont une main d'oeuvre importante liée au transfert entre phases et au faible poids des enroulements généralement inférieurs à un kilo, mais aussi une dégradation du fil, très fragile, lors de ces manutentions (voir par exemple FR-A-705 244 et DE L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un métier de filature de fils chimiques à l'humide comprenant une pluralité de positions de filature montées sur un bâti vertical, qui ne présente pas les inconvénients ci-dessus, qui soit plus facile et plus économique à construire, et surtout beaucoup plus économique en fonctionnement. Description de l'invention Ce métier de filature de fils chimiques à l'humide, comprenant une pluralité de positions de filature élémentaires montées sur un bâti vertical, dans lequel chaque position de filature comprend un ensemble de filage d'où sort le fil fraîchement extrudé, comprenant une filière, un tube de transfert dans lequel s'écoule un bain de coagulation et un organe de renvoi disposé au voisinage de la sortie du tube de transfert; un ensemble de réception sans torsion, pour tirer et réceptionner le fil, constitué par un porte-barillet rotatif portant deux mandrins parallèles, diamétralement opposés, destiné à recevoir chacun deux bobines disposées côte à côte, le premier mandrin dit en travail associé à un guide-fil animé d'un mouvement transversal alternatif de va-et-vient, pour réceptionner les deux fils en cours d'extrusion, le second mandrin pour recevoir deux bobines en attente, c'est-à-dire soit préalablement formées, soit vides et dans lequel les positions de filature sont regroupées deux par deux de manière à définir un parcours de fil de même longueur aussi bien dans le bain que dans l'air, se caractérise en ce que pour chaque position de filage - les filières sont regroupées côte à côte et sont toutes disposées sur une même ligne frontale; - en ce que les tubes de transfert sont croisés; - et en ce que les organes de renvoi sont également disposés deux à deux côte à côte, mais sont disposés sur une ligne orthogonale à la ligne frontale contenant les filières et à l'aplomb du mandrin en travail et du guide-fil. En d'autres termes, l'invention vise essentiellement un métier de filature du type en question où les filières sont regroupées par paire, mais dans lequel: d'une part, les filières sont disposées sur la même ligne frontale, mais côte à côte, ce qui diminue l'encombrement longitudinal du métier et facilite l'accès à l'opérateur, d'autre part, les tubes de transfert sont croisés pour assurer le même parcours de fil dans le bain de coagulation et dans l'air, ce qui diminue également l'encombrement du métier tout en permettant de disposer les filières côte à côte; et enfin, la disposition orthogonale des organes de renvoi par rapport à la ligne des filières, ce qui diminue également l'encombrement latéral du métier et facilite l'accès aux ensembles de réception, puisqu'ils se trouvent à l'aplomb des bobines en travail. La combinaison de ces caractéristiques permet de réaliser un parcours de fil égal, tout en diminuant l'encombrement du métier dans les deux directions longitudinale et transversale, et autorise un positionnement idéal de l'ensemble de réception. Avantageusement, le mouvement de rotation de 1800 de tous les porte-barillets du métier pour faire passer le fil d'un mandrin plein à l'autre mandrin vide, est actionné par un moteur unique, alors que chaque mandrin est entraîné en rotation par un arbre général commandé par un moteur unique, susceptible d'être arrêté lorsque le mandrin concerné est en attente. Dans une forme d'exécution préférée, le métier comprend également un automate associé à un tapis convoyeur se déplaçant parallèlement à l'axe longitudinal du métier, ledit automate comprenant des moyens: pour le déplacer parallèlement à l'axe longitudinal du métier et du tapis convoyeur, pour saisir sur le second mandrin les bobines pleines en attente, puis les disposer sur le tapis convoyeur, pour saisir sur le tapis convoyeur au moins une bobine vide, puis la déposer sur le second mandrin vidé des bobines pleines. Dans une autre forme d'exécution avantageuse, cet automate comprend un chariot apte à à se déplacer le long d'un chemin de roulement pour aller d'une double position à une autre double position, à à se déplacer de haut en bas pour se centrer par rapport au mandrin en attente et prendre (ou déposer) les bobines sur les bras du chariot, et à pivoter de 90" pour placer les bobines pleines sur le tapis convoyeur et saisir les supports de bobines vides sur ce même tapis convoyeur. L'invention concerne également une installation de filature de fils chimiques à l'humide, qui se caractérise en ce qu'elle comprend deux métiers tels que décrits ci-dessus, disposés parallèlement face à face et en regard, et en ce que l'automate actionné par un moteur est solidaire d'un portique unique qui se déplace sur un chemin de roulement rigide prévu à cet effet au sommet de chaque métier. Dans une forme d'exécution préférée, l'automate comprend un chariot apte à à se déplacer le long du chemin de roulement pour aller d'une double position de travail à une autre double position de travail; à à se déplacer de haut en bas pour se centrer par rapport au mandrin en attente et prendre (ou déposer) les bobines sur le bras du chariot; et à pivoter de 90" pour placer les bobines pleines sur le tapis convoyeur et saisir les supports de bobines vides sur ce même tapis convoyeur. Avantageusement, l'automate comprend un bras récepteur associé à des fourchettes télescopiques, destinées à saisir une bobine pleine (ou vide), puis à la maintenir pendant le mouvement de pivotement pour l'amener sur le tapis convoyeur (ou le mandrin), lesdites fourchettes étant susceptibles de s'écarter pour alors libérer la bobine une fois déposée sur le tapis convoyeur ou sur le mandrin. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, à l'appui des figures annexées. Description sommaire des dessins La figure 1 est une vue en perspective sommaire de deux positions doubles d'un métier de filature conforme à l'invention. La figure 2 est une représentation schématique de la commande de la rotation des bobines sur le barillet. La figure 3 est une vue en perspective sommaire d'une installation de filature conforme à l'invention. Manière de réaliser l'invention Le métier de filature de fils de viscose à l'humide en discontinu conforme à l'invention, comprend une pluralité de positions de filature élémentaires montées côte à côte sur un bâti vertical, désigné par la référence générale (1), formé de traverses (2) et de poutres (3), reliées par un panneau de façade (4). Selon une première caractéristique de l'invention, les positions de filature sont regroupées deux par deux, respectivement (5,6 ; 7,8) avec un parcours de fil de même longueur, aussi bien dans le bain que dans l'air. La référence (9) désigne l'arrivée de bain commune à plusieurs positions de travail disposées sous la traverse (2) elle-même. Chaque position de travail comprend tout d'abord (voir figure 1), un ensemble de filage désigné par la référence générale (10) comprenant un auget d'entrée (11) avec un porte-filière (12), un tube de transfert (13) et (14), un doigt de convergence (15,16), une roulette de renvoi et un doigt d'essorage (17). Selon une première caractéristique de l'invention, pour chaque position double de filage (10), les filières (12,12') sont regroupées côte à côte sur la même ligne frontale avant. Selon une seconde caractéristique de l'invention, les deux tubes de transfert (13,14) ont la même longueur et se croisent, de manière à ce que les organes de renvoi (15-17) soient disposés côte à côte mais inversés, et en plus et surtout, à l'aplomb de l'organe de bobinage (20). Selon une troisième caractéristique de l'invention, les organes de renvoi (15,16) sont également disposés deux à deux côte à côte, mais sur une ligne orthogonale à la ligne frontale contenant les filières (12,12'). En outre, ces organes de renvoi (15,16) sont disposés à l'aplomb du mandrin (30) en travail et du guide-fil (35). De la sorte, le fil fraîchement coagulé (18,19) monte alors verticalement dans l'air pour arriver sans torsion à l'ensemble de réception désigné par la référence générale (20). L'ensemble de réception (20) est constitué d'un porte-barillets (21) rotatif, grâce à un arbre (22) portant une vis sans fin (23) actionnant la rotation à 1800 du porte- barillet (21) dans un plan vertical. L'arbre (22) est entraîné en rotation par un moteur (24) unique pour tout le métier et par une courroie (25). Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque porte-barillet (21) porte deux mandrins parallèles (30,31) diamétralement opposés. Chaque mandrin (30,31) porte à son tour deux supports de bobines (32,33), disposés côte à côte. Les références (') désignent sur la seconde double position les mêmes éléments qu'à la première double position. Dans la forme d'exécution avantageuse illustrée à la figure 2, tous les mandrins (30,31,30',31') du même métier A ou B sont entraînés par deux seuls moteurs synchrones triphasés (80,81), respectivement (80) pour la commande du mandrin (31) et (81) pour la commande du mandrin (30). Ces moteurs (80,81) sont associés à un codeur (82,83) d'incrémentation destiné à corriger la vitesse réelle du moteur pour maintenir la vitesse d'enroulage parfaitement constante en fonction du grossissement de l'enroulement. Chaque moteur (80,81), par un jeu de poulies (84,85,86,87) et de courroies (88,89), entraîne deux arbres moteurs parallèles (90,91) alignés avec le plan frontal de la machine. Des renvois d'angle (92,93) régulièrement disposés le long des arbres (90,91), assurent la commande de chaque paire de mandrins (30,31) par l'intermédiaire d'un jeu de pignons (94,95) engrenant au moyen de relais (96,97) montés fous sur un relais monopièce (98). Des pignons (100,101) assurent ensuite la commande directe de chacun des mandrins (30,31). Le premier mandrin (30) est associé à un ensemble guide-fil double (35) actionné par un ensemble va-et-vient de crémaillère et pignon (36), entraîné par un moteur (37) et une courroie (38). L'ensemble guide-fil (35) enroule les fils fraîchement extrudés (18,19) sous forme de bobines sans torsion, disposées côte à côte (40,41). Les mandrins (30,31) sont entraînés par deux arbres reliés à deux moteurs centraux (42,43), dont la vitesse est commandée par un automate et peut varier dans de fortes proportions en fonction des différents paramètres de fabrication. Dans une variante, les deux mandrins sont entraînés chacun par un arbre relié à un moteur central. Selon un autre aspect de l'invention, montré à la figure 3, celle-ci concerne également une installation de filature à l'humide, formée de deux métiers respectivement (A) et (B), disposés parallèlement face à face et en regard. Selon l'invention, chaque métier porte au sommet un chemin de roulement (50,51) rigide, sur lequel se déplace un automate désigné par la référence générale (55) actionné par son moteur (56). Ce déplacement, assuré grâce à des roues (57,58), permet à l'automate (55) d'aller d'une position double à la suivante. L'automate comprend un chariot (60) portant un bras récepteur (61), apte à se déplacer aussi bien transversalement que verticalement comme indiqué par les flèches ZY par des moyens appropriés bien connus. Par ailleurs, le portique roulant (59) portant l'automate (55), comprend un porte-bras (65) et un bras proprement dit (60) associé au bras récepteur (61) en forme de mandrin. Le bras récepteur (61) comprend des fourchettes télescopiques (62,63) destinées à saisir une bobine pleine (40) sur le mandrin (31) en attente, puis par déplacement dans la direction Z, à amener le chariot (65) audessus d'un tapis convoyeur (70,71) prévu à cet effet et parallèle aux deux métiers (A,B). Lorsqu'il est dans cette position, le bras (60) pivote à 90" pour amener la bobine pleine (40) juste au dessus du tapis proprement dit (71) comme on le voit au milieu de la figure 2. A ce moment, le bras télescopique (62,63) s'écarte pour laisser les bobines se positionner sur le convoyeur (70,71). Puis l'automate va chercher la bobine suivante et le cycle continue. Le fonctionnement s'effectue de la manière suivante. De manière classique, l'opérateur amène chaque fil (5,6) devant chaque support de bobine (32,33), puis l'enroule à vitesse lente (de l'ordre de 70 m/min). A ce moment, on augmente la vitesse des pompes et corrélativement celle des mandrins de réception, pour amener la vitesse de filature à 160 mètres/minute et plus. Le remplissage des bobines s'effectue au moyen de temporisation programmée. Lorsque les bobines (32,33) sont pleines (environ deux kilos), les barillets (21) tournent de 1800 sur eux-même dans un plan vertical. A ce moment, les seconds mandrins (31) en attente sont mis en rotation et viennent buter contre les fils. A ce moment, les mandrins pleins (30) ralentissent et les mandrins en attente (31) augmentent leur vitesse et provoquent alors la casse des fils (19,18) qui viennent se plaquer et s'enrouler sur les bobines des mandrins en attente, et la réception sans torsion commence. Les bobines pleines (40,41) restent en attente sur leurs mandrins jusqu'à ce que le robot qui se déplace sur le chemin de roulement (50,51) vienne les enlever. Pendant toute la phase de grossissement des bobines en cours de formation (32,33), le barillet (21) tourne légèrement autour de son axe horizontal, de manière à ce que la distance entre le guide-fil et la bobine reste constante. Chaque portion comporte un capteur non représenté qui indique la présence de bobines à charger ou à décharger. Lorsque le robot automate rencontre un capteur, par exemple en position verticale, il s'arrête devant la double position concernée. Le bras (60) qui est à ce moment en position verticale, pivote de 90" pour se mettre comme montré à la figure 2 en position horizontale en face du mandrin à décharger. Il avance lentement dans cette direction. Lorsque l'extrémité du bras récepteur (61) rencontre le palpeur qui contrôle le positionnement du bras, il s'ajuste en conséquence. Lorsque ce bras (61) est juste en regard du mandrin (31) en attente portant les deux bobines pleines (40,41), les fourchettes télescopiques (62,63) s'ouvrent, puis se referment sur la collerette plastique (69) prévue à cet effet à l'extrémité de chaque bobine. Le bras (61) recule alors pour arriver au dessus du tapis convoyeur (71). A ce moment, il pivote de 90" à la verticale pour déposer les bobines pleines (40,41) sur le tapis convoyeur (71) qui avance. Puis le robot automate (55) se déplace sur le chemin de roulement (50,51) et va enlever les bobines à la position suivante et le cycle recommence. Lorsque toutes les bobines pleines ont été enlevées, l'opérateur donne au robot (55) l'ordre d'effectuer le chargement des bobines vides qui ont été préalablement approvisionnées sur le tapis convoyeur (71). Lorsque toutes les bobines pleines ont été déchargées sur le tapis, le robot (55) vient se placer en bout du tapis (71), prend une bobine, la place sur un bras du chariot avec des mouvements identiques à ceux décrits précédemment. Le tapis avance d'un cran pour que la deuxième bobine soit à l'aplomb du bras du robot. Le robot (55) la place alors sur un deuxième bras selon un programme étudié en fonction de la géométrie du chariot; et ainsi de suite jusqu'à ce que le tapis soit vidé. Le métier et l'installation conformes à l'invention présentent de nombreux avantages par rapport à celles connues et exploitées à ce jour. On peut doter: - une automatisation poussée qui réduit considérablement le coût d'exploitation en main-d'oeuvre ainsi que le nombre de manipulations des bobines, manipulations dont on sait qu'elles affectent considérablement les qualités textiles du fil; - la possibilité de travailler en temps réduit, puisque l'on effectue la relève des bobines pleines alors que la nouvelle bobine est en train de se remplir - un coût en investissement attractif puisque chaque position comprend deux bobines; - une vitesse de filage très grande (de 150 à 200 m/minute); - un seul automate dessert deux métiers disposés face à face; - une perte de matière réduite et une mise aux déchets minimisée. De la sorte, l'invention peut être utilisée avantageusement pour tous types de filature de fils chimiques à l'humide, notamment des fils artificiels, tels que la viscose, le diacétate, l'alginate ou des fils synthétiques tels que acrylique, polyamide, polyaramide, élasthanne. REVENDICATIONS 1/ Métier de filature de fils chimiques, comprenant une pluralité de positions de filature montées sur un bâti (1) vertical, dans lequel chaque position comprend un ensemble de filage (10), d'où sort le fil (18,19) fraîchement extrudé dans lequel les positions de filature sont regroupées deux par deux avec un parcours de fil de même longueur aussi bien dans le bain que dans l'air, dans lequel l'ensemble de filage (10) de chaque position comprend une filière (12), un tube de transfert (13,14) dans lequel s'écoule un bain de coagulation et un organe (15 -17) de renvoi disposé au voisinage de la sortie du tube de transfert (13,14); un ensemble de réception (20) sans torsion, pour tirer et réceptionner le fil (18,19), constitué par un porte-barillet (21) rotatif portant deux mandrins (30,31) parallèles, diamétralement opposés, portant chacun deux bobines (32,33) disposées côte à côte, le premier mandrin (30) associé à un guide-fil (35) animé d'un mouvement transversal alternatif de va-et-vient, pour réceptionner les deux fils (18,19) en cours d'extrusion, le second mandrin (31) pour recevoir deux bobines en attente (40,41) soit pleines préalablement formées, soit vides, caractérisé en ce que, pour chaque position de filage - les filières (12) sont regroupées côte à côte et sont toutes disposées sur une même ligne frontale; - en ce que les tubes de transfert (13,14) sont croisés; - et en ce que les organes de renvoi (15-17) sont également disposés, deux à deux, côte à côte, mais sont disposés sur une ligne orthogonale à la ligne frontale contenant les filières (12) et à l'aplomb du mandrin (30) en travail et du guide-fil (35). 2/ Métier de filature de fils chimiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement de rotation de 1800 de tous les portebarillets (21) du métier pour faire passer le fil (18,19) d'un mandrin plein (30) à l'autre mandrin vide (31), est actionné par un moteur unique alors que chaque mandrin est entraîné en rotation par un arbre général commandé par un moteur unique, susceptible d'être arrêté lorsque le mandrin concerné (30,31) est en attente. 3/ Métier de filature de fils chimiques selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le métier comprend également un automate (55) associé à un tapis convoyeur (71) se déplaçant parallèlement à l'axe longitudinal du métier, ledit automate (55) comprenant un chariot (60) apte: à se déplacer le long d'un chemin de. roulement pour aller d'une double position à une autre double position, à se déplacer de haut en bas pour se centrer par rapport au mandrin (31) en attente et prendre (ou déposer) les bobines sur les bras du chariot (60), et à pivoter de 90" pour placer les bobines pleines (40,41) et saisir les supports de bobines vides sur le même tapis convoyeur (71). 4/ Métier de filature selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'automate (55) comporte un bras récepteur (61) associé à des fourchettes télescopiques (62,63) destinées à saisir une bobine pleine (40,41) (ou vide), puis à la maintenir pendant le mouvement de pivotement, pour l'amener (40,41) sur le tapis convoyeur (71) ou le mandrin (30), lesdites fourchettes (62,63) étant susceptibles de s'écarter pour libérer la bobine (40,41) une fois disposée sur le tapis (71) ou le mandrin (30). 5/ Installation de filature caractérisée eri ce qu'elle comprend deux métiers (A) et (B) disposés parallèlement face à face et en regard selon l'une des revendications 1 à 4, et en ce que l'automate est actionné par un moteur (56) solidaire d'un portique (59) unique qui se déplace sur un chemin de roulement rigide (50,51) prévu à cet effet au sommet de chaque métier (A) et (B).