Brevet FR2712878A1 — publié le 19950602

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR ENROULER UN MATERIAU EN FORME DE BANDE. La présente invention concerne un procédé selon le préambule de la revendication 1 et un dispositif selon le préambule de la revendication 7. Un tel procédé et le dispositif correspondant conviennent notamment pour des systèmes d'enroulement pour la fabrication de feuilles en matière plastique, de feuilles et papiers enduits, notamment enduits d'adhésif. Pour cette opération, la bande de feuilles est amenée à un rouleau fabriqué sur un mandrin, selon la nature du dispositif d'enroulement, par un cylindre applicateur ou un cylindre de contact et enroulée sur ce mandrin, enfilé sur un arbre d'enroulement. Avec un dispositif connu comme enrouleur central, la bande en feuilles est amenée par un cylindre applicateur sur le rouleau logé sur l'arbre d'enroulement entraîné afin de garantir un guidage uniforme de la bande en feuilles à enrouler. En général, on respecte alors une largeur de fente entre le cylindre applicateur et le rouleau, et par un asservissement constant du cylindre applicateur avec un diamètre d'enroulement croissant, on règle constante cette largeur de fente. Dans une autre réalisation d'un tel dispositif, c'est l'arbre d'enroulement qui est asservi au lieu du cylindre applicateur, alors que celui-ci est stationnaire: Dans un dispositif connu comme enrouleur de surface et équipé d'un cylindre enrouleur ou d'un cylindre de contact, ce cylindre est entraîné et pressé contre le rouleau, entraîné également par la force de frottement. Un tel dispositif, également connu comme enrouleur par contact, convient moins pour un matériau fragile en bande ou en feuilles, mais convient pour des vitesses d'enroulement élevées. Avec les dispositifs utilisés pour de grandes largeurs de feuille ou de rouleau, l'arbre d'enroulement fléchit avec l'augmentation du diamètre du rouleau sous l'effet du poids de celui-ci. La flexion est fonction du rapport entre le poids du rouleau et la longueur et le diamètre de l'arbre d'enroulement. Pour un diamètre d'arbre d'enroulement relativement petit, de 74 mm par exemple, et une largeur de feuille ou de rouleau de 2000 mm et plus par exemple, la flexion est si forte que l'on n'obtient pas de ligne de contact régulière entre le rouleau et le cylindre de contact sur toute la largeur de ce rouleau. La conséquence est non seulement une géométrie défavorable du rouleau, mais également le risque d'inclusions d'air entre les enroulements de la bande en feuille et la formation de plis. Avec des bandes recouvertes d'adhésif, de telles inclusions d'air entraînent même le rebut des rouleaux. Avec les dispositifs d'enroulement équipés d'un cylindre de contact, ce cylindre et le rouleau sont pressés l'un contre l'autre. L'application d'une grande pression provoque ainsi une nouvelle flexion de l'arbre d'enroulement, de sorte que, du fait de celle due au poids et de celle causée par la pression d'appui, on obtient une flexion résultante en direction et en extension. Du fait de la courbure qui tourne lors de la rotation de l'arbre d'enroulement, il est impossible d'avoir une formation de rouleau parfaite et serrée. L'invention a pour objet de créer un procédé et un dispositif pour fabriquer des rouleaux supérieurs en qualité. On doit notamment obtenir sur de longs arbres d'enroulement des rouleaux serrés, de matériau en bande, sans formation de plis, ni inclusions d'air. Ce problème est résolu selon l'invention par les caractéristiques des revendications 1 et 7. Grâce à la solution selon l'invention, on s'oppose à la flexion de l'arbre d'enroulement. Ce résultat peut être obtenu par le fait que l'arbre d'enroulement est soutenu dans la zone de ses extrémités, à l'intérieur de ses paliers ou chargé aux extrémités en saillie, à l'extérieur de ces paliers. Avec un dispositif équipé d'un cylindre de contact, la solution selon l'invention permet d'obtenir une ligne de contact rectiligne. Celle-ci garantit un enroulement uniforme et non déformé, sans formation de plis, ni inclusions d'air, ainsi qu'une qualité supérieure liée à ces propriétés. Avec un dispositif équipé d'un cylindre applicateur, espacé du rouleau, la solution selon l'invention permet d'obtenir une fente d'aération parallèle, qui garantit un enroulement parfait, sans déformation du rouleau. Les revendications dépendantes concernent les modes de réalisation préférés de l'invention. Les exemples de réalisation de l'invention sont expliqués de manière plus détaillée, en se reportant aux dessins qui représentent: La figure 1, le principe d'un dispositif d'enroulement, présentant un cylindre de contact pour un matériau en bande, équipé d'un arbre d'enroulement fléchi par la charge, selon l'état de la technique, la figure 2, le principe d'un dispositif d'enroulement comme celui représenté sur la figure 1, mais sur lequel une force de soutien selon l'invention, appliquée aux deux extrémités à l'intérieur des paliers, s'oppose à la flexion de l'arbre d'enroulement, la figure 3 le principe d'un dispositif d'enroulement comme celui représenté sur la figure 2, pour lequel la force de charge selon l'invention appliquée aux deux extrémités en- dehors des paliers, s'oppose à la flexion de l'arbre d'enroulement, la figure 4 un dispositif d'enroulement en vue frontale, partiellement en coupe transversale, selon le principe représenté sur la figure 2, la figure 5 un dispositif d'enroulement en vue frontale, partiellement en coupe transversale, selon le principe représenté sur la figure 3, la figure 6 un dispositif d'enroulement selon le principe représenté sur les figures 2 et 4, avec vue sur le côté intérieur d'un support de palier, équipé d'un cylindre applicateur espacé du rouleau et d'un système compensant le poids du rouleau par soutien de celui-ci, équipé d'un système de commande contrôlant la force de compensation, la figure 7 un dispositif d'enroulement vu de face, équipé d'un cylindre de contact appliqué sur le rouleau et d'un système compensant par soutien de celui-ci le poids du rouleau et la force d'appui du cylindre de contact, ce système dont la direction d'action est réglable manuellement de façon progressive, étant équipé d'un mécanisme de commande contrôlant la force de compensation, la figure 8 un dispositif d'enroulement comme celui illustré sur la figure 7, mais équipé d'un système réglant la force de compensation, la figure 9 un dispositif d'enroulement, comme celui représenté sur la figure 8, mais avec un sens de compensation réglable progressivement, la figure 10 un élément de support appliqué sur un arbre d'enroulement et réglable de façon progressive dans sa direction d'action, équipé de deux cylindres de support, la figure 12 un diagramme des forces agissant sur l'arbre d'enroulement, au début d'un rouleau en formation; la figure 13 comme la figure 12, mais avec un rouleau croissant, la figure 14 comme la figure 13, mais avec un rouleau toujours croissant et la figure 15 comme la figure 14, mais avec un rouleau plein. Sur la figure 1, un arbre d'enroulement 20 équipé d'un rouleau 22 disposé dessus est logé dans des supports de palier 28, 30 dans la zone de ses extrémités. Une bande en feuille (non représentée) est amenée au rouleau 22 par un cylindre de contact 32, entraîné, lequel est soumis à une pression d'appui dans le sens de la flèche 34, pour entraîner le rouleau 22 par frottement. Le poids du rouleau 22 et, en plus, la pression d'appui due au cylindre contacteur 32, entraînent une flexion de l'arbre d'enroulement 20. Dans le cas présent, le rouleau 22 appliqué sur un mandrin est tellement courbé qu'un enroulement complet est rendu impossible. La conséquence est un rouleau déformé, avec le risque d'une formation de plis. La figure 2 représente une solution pour supprimer le défaut représenté sur la figure 1. La contrainte de flexion exercée par le poids du rouleau 22 et par la force d'appui sur l'arbre d'enroulement 20 est compensée, au moins partiellement, par une force de compensation appliquée des deux côtés de l'espace exigé pour l'enroulement du rouleau 22, dans la zone des extrémités de l'arbre 24, 26 sur l'arbre d'enroulement. La force de compensation est exercée ici entre les paliers de l'arbre d'enroulement 20 et l'espace pour l'enroulement avec une force d'appui dans le sens de la flèche 36 sur cet arbre. Avec la solution selon la figure 3 et à la différence de celle selon la figure 2, une force de compensation est exercée respectivement aux extrémités 24, 26 dépassant des paliers de l'arbre d'enroulement , avec une charge dans le sens de la flèche 38 sur l'arbre d'enroulement 20. Aussi bien avec la solution selon la figure 2 qu'avec celle selon la figure 3, la force de compensation s'oppose à la flexion de l'arbre d'enroulement 20, de sorte que cet arbre est droit et qu'on obtient un rouleau sans déformation. La figure 4 représente un mode de réalisation selon le principe représenté sur la figure 2. Comme alternative, le rouleau de la figure 4 est subdivisé en deux rouleaux partiels 22a et 22b, dont chacun est placé sur un mandrin d'enroulement 40a, 40b. L'arbre d'enroulement 20, représenté tronqué pour une meilleure vue d'ensemble, est logé avec ses extrémités 24, 26 dans des paliers 42, 44, dont chacun est disposé dans un support de paliers 28, 30. Un système de compensation 46, qui présente deux éléments de support 48, 50, dont chacun est équipé d'un cylindre de travail 52, 54, sert à la compensation de la flexion de l'arbre d'enroulement 20. Les cylindres de travail 52, 54, servant à presser les rouleaux d'appui 56, 58 sur l'arbre d'enroulement 20, présentent un épaulement 60. Comme le soutien de l'arbre d'enroulement 20 se fait à l'intérieur des paliers 42, 44, ce type de support est désigné par compensation intérieure. La figure 5 représente, à la différence de la figure 4, un mode de réalisation d'un dispositif avec compensation extérieure. Dans le cas présent, le système de compensation comprend les parties 46a, 46b avec chacune un cylindre de travail 62, 64. Ces cylindres de travail servent à charger l'arbre d'enroulement 20 à ses extrémités 24, 26, dépassant des paliers 42, 44, au moyen de bagues de palier 66, 68 dans le sens de la flèche 70. Une telle réalisation est avantageuse dans les cas o, à l'intérieur des paliers 42, 44 de l'arbre d'enroulement 20, il n'y a pas de place pour un système de compensation. La figure 6 représente une vue vers l'intérieur du support de palier 28. On y représente l'adjonction d'un cylindre applicateur 72, espacé du rouleau 22, ce cylindre amenant une bande en feuille 74 au rouleau 22. Ce type d'enroulement est appelé enroulement à fente, avec lequel le cylindre applicateur 72 et l'arbre d'enroulement 20 sont entraînés dans les sens des flèches 76, 78. Etant donné que, sur l'enroulement à fente, l'arbre est chargé exclusivement par le poids du rouleau 22, il faut une compensation uniquement dans le sens vertical 80. Dans ce but, on se sert du système de compensation 46 avec le cylindre de travail 52 à effet constant, par lequel l'arbre d'enroulement 20 est soutenu par le bas au moyen de deux rouleaux de support 56a. La force de support peut être réglée par un ajusteur de consigne 82, qui agit par l'intermédiaire d'un système de commande 84, 86 sur le cylindre de travail 52 fixé au support de palier 28 au moyen d'un élément 53. A la différence de la figure 6, la figure 7 présente un dispositif d'enroulement équipé d'un cylindre de contact 88, appliqué sur le rouleau 22 qui amène la bande en feuille 74. Par le poids du rouleau 22, on exerce une première force dans le sens de la flèche 90 et, par la pression d'appui du cylindre de contact 88, une deuxième force dans le sens de la flèche 92 sur l'arbre 20. On en déduit une force résultante dans le sens de la flèche 94, dont la direction se déplace dans la direction de la flèche, au fur et à mesure que le diamètre du rouleau augmente. Pour compenser au moins approximativement la force résultante, on peut régler progressivement la direction d'action du cylindre de travail sur un segment à coulisse 98, présentant des trous d'arrêt 96. La figure 8 présente un perfectionnement de la réalisation selon la figure 7. Dans le cas présent, la force de compensation nécessaire est calculée par un ordinateur 100 et transmise pour exécution par un régulateur 102 et une ligne de commande 104, à un organe de réglage 106 du cylindre de travail 52. Le régulateur 102 compare la valeur calculée, acheminée depuis l'ordinateur 100 par une ligne de commande 108, avec une valeur de consigne prédéfinie par le régulateur de consigne 82. On envoie à l'ordinateur 100 les valeurs mesurées suivantes pour analyse: au moyen d'un premier capteur de pression 110, la force d'appui exercée par le cylindre contacteur 88 sur l'arbre d'enroulement 20, au moyen d'un deuxième capteur de pression 112, la force due du poids exercé sur le support de palier 28 et dépendante du rouleau 22, au moyen d'un palpeur d'arête 114, le diamètre du rouleau 22 et au moyen d'un détecteur sans contact 116, la flexion de l'arbre d'enroulement 20. L'ordinateur 100 calcule, à partir des valeurs mesurées, la force de compensation nécessaire, à appliquer par le cylindre de travail 52. La réalisation selon la figure 9 se différencie de celle de la figure 8 par un dispositif 118 pour le réglage automatique et progressif du cylindre de travail 52 en vue de s'opposer à la force résultante exercée sur l'arbre d'enroulement 20, selon le sens de la flèche 94. La force résultante a déjà été décrite pour la figure 7. Le dispositif de réglage angulaire 118 présente une vis sans fin 122, qui peut être entraînée par un moteur et qui déplace le cylindre de travail 52 par l'intermédiaire d'un segment de roue-vis tangente 124. Le moteur 120 est contrôlé par une ligne de commande 126 par le régulateur 102a, en plus de la commande du cylindre de travail 52. Une double flèche 128 désigne le sens de déplacement du système de compensation 46c du cylindre de travail 52. La direction nécessaire pour la compensation, opposée à la direction de la résultante des charges 94, peut également être calculée par calcul au moyen d'une analyse sensorielle en fonction de la largeur de bande, du diamètre d'enroulement, de la densité du matériau et de la force d'appui du cylindre contacteur. Les paramètres mentionnés plus haut, mesurés par analyse sensorielle, peuvent être pris en charge comme des valeurs réelles et comparés avec les valeurs de consigne calculées. Une commande directe du système de compensation 46c est rendue possible par le palpeur d'arête 114, optique ou mécanique, qui balaie latéralement le diamètre du rouleau 22. Ce palpeur peut être guidé par une unité linéaire (non représentée) et disposée sur le côté du système de compensation 46c. Le deuxième capteur 116 de ce système, mesure la flexion du rouleau 22. La résultante peut être calculée sur le côté par un système de mesure qui mesure le point le plus haut de l'excentricité de l'arbre d'enroulement fléchi 20. Le système de compensation est ainsi asservi dans la direction de la force résultante correcte. Le détecteur sans contact 116 peut comporter par exemple un palpeur à ultrasons, un laser ou également un potentiomètre avec un analyseur mécanique. Les figures 10 et 11 présentent des détails des figures 8 et 9, mais à la place d'un seul cylindre de travail de chaque côté, on a ici deux cylindres de travail, disposés en parallèle 52a, 52b. Chacun de ces cylindres de travail 52a, 52b actionne un rouleau 56a, 56b pour exercer une force de support compensée sur l'arbre d'enroulement 20. Sur les figures 12 à 15, on voit que la direction résultante 94, expliquée pour la figure 7, varie avec l'augmentation du diamètre du rouleau 22. Pour un petit diamètre de rouleau selon la figure 12, la force d'appui appliquée par le cylindre contacteur 88 est prédominante dans la direction 92. En revanche, avec un gros diamètre de rouleau selon la figure 15, le poids du rouleau 22 est prépondérant. Pour la compensation complète des forces résultantes, il est nécessaire que la force de compensation soit asservie à la force résultante. Avec un montage selon les figures 12 à 15, le cylindre contacteur 88 est logé de façon fixe. Pour compenser le diamètre croissant du rouleau 22, l'arbre d'enroulement 20 est logé sur des bras de levier pivotants, qui sont représentés de façon symbolique et sont désignés par 130. Les bras de levier sont pivotants autour d'un axe fixe 132. à REVENDICATIONS 1. Procédé pour enrouler du matériau en bande (74) au moyen d'un cylindre applicateur ou d'un cylindre de contact (72, 88) sur un rouleau (22) porté par un arbre d'enroulement (20), caractérisé en ce que la contrainte de flexion exercée par le poids du rouleau (22) et/ou par une force d'appui (92) sur l'arbre d'enroulement (20) est compensée au moins partiellement par une force de compensation (36, 38) appliquée sur l'arbre d'enroulement (20) des deux côtés de l'espace d'enroulement destiné au rouleau (22) dans la zone des extrémités de l'arbre (24, 26). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force de compensation est exercée respectivement entre les paliers (42, 44), l'arbre d'enroulement (20) et l'espace d'enroulement, comme force de support (36) de l'arbre d'enroulement (20). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force de compensation est exercée respectivement aux extrémités (24, 26) dépassant des paliers (42, 44), comme charge sur l'arbre d'enroulement (20). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rouleau (22) est soumis à une force d'appui (92) sur le cylindre de contact (88), caractérisé en ce que la contrainte de flexion de l'arbre d'enroulement (92) provoquée par la force d'appui (92) est aussi également compensée, la force de compensation étant exercée sur l'arbre d'enroulement (20) selon un angle (134) résultant entre la force de gravité (90) et la force d'appui (92). 5. Procédé selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que la force de compensation est réglée en fonction de la contrainte de flexion de l'arbre d'enroulement (20). 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la direction de compensation est réglée en fonction de l'angle résultant (134) des forces exercées sur l'arbre d'enroulement (20). 7. Dispositif pour l'application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour enrouler un matériau en bande (74) par l'intermédiaire d'un cylindre applicateur ou d'un cylindre de contact (72, 88) sur un rouleau (22) supporté par un arbre d'enroulement (20), cet arbre (20) étant logé dans la zone de ses extrémités (24, 26) respectivement dans des paliers (42, 44), caractérisé en ce qu'un dispositif (46, 46a, 46b, 46c) présente, pour la compensation de la contrainte de flexion générée sur l'arbre d'enroulement (20) par le poids du rouleau (22) et/ou par une force d'appui exercée sur l'arbre d'enroulement (20), des moyens de compensation (52, 52a, 52b, 54, 56, 56a, 56b, 58, 62, 64, 66, 68), pour s'opposer à la contrainte de flexion. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de compensation comportent des rouleaux de support (56, 54) appliqués aux deux extrémités (24, 26) de l'arbre d'enroulement (20) à l'intérieur de leurs supports de palier (28, 30) et sont soutenus par des cylindres de travail (52, 54). 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de compensation comportent des bagues de palier (66, 68) appliquées aux deux extrémités (24, 26) de l'arbre d'enroulement (20) à l'extérieur de leurs supports de palier (28, 30) et sont chargés par des cylindres de travail (62, 64) (figure 5). 10. Dispositif selon l'une des revendications 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens de compensation (52, 52a, 54, 56, 56a, 56b, 58, 62, 64, 66, 68) sont disposés de façon à pouvoir être déplacés dans leur direction d'effet sur l'arbre d'enroulement (20), à l'intérieur d'un angle prédéterminé (134). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'unité contenant les moyens de compensation est disposée de façon à être déplacée progressivement au moyen d'un segment à coulisse (98). 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'unité contenant les moyens de compensation est disposée de façon à pouvoir être déplacée progressivement au moyen d'un segment de roue- vis tangente (124), sur lequel engrène une vis sans fin (122), pouvant être actionnée par un moteur (120). 13. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que les cylindres de travail (52, 52a, 52b, 54, 62, 64) sont reliés à un dispositif de commande ou de réglage (84, 86, 102, 106) pour ajuster la force de compensation. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif de réglage (102) est relié à un ordinateur (100), réuni à des capteurs (110, 112, 114, 116) pour l'enregistrement des valeurs mesurées nécessaires pour la compensation. 15. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le moteur (120) peut être commandé par un régulateur (102a) en fonction d'une direction de force résultante (94), calculée par un ordinateur (100). 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'un palpeur d'arête (114) destiné à mesurer le diamètre du rouleau (22) et/ou un deuxième palpeur (116) destiné à mesurer la flexion du rouleau (22) et de l'arbre d'enroulement (20), sont reliés à l'ordinateur (100), pour commander directement le système de compensation (46c).