Brevet FR2739400A1 — publié le 19970404

L'invention concerne une broche d'enroulement pour machines textiles, notamment pour machines de guipage, présentant un conduit intérieur supporté sans possibilité de rotation par rapport à un boîtier fixe ou à un châssis de machine, pour le guidage d'un fil d'âme, et comportant en outre un arbre creux monté en rotation, qui entoure le conduit intérieur et sert à recevoir et entraîner un support pour des fils enveloppes devant être disposés autour du fil d'âme. Il est connu (voir par exemple le prospectus "Texturieren, Umspinnen..." de la société FAG Kugelfischer Georg Schâfer KGaA; lo prospectus "FAG Hohlspindeln US/USL" de la même société) d'entraîner en rotation le conduit intérieur formant guide-fil directement, par exemple par l'intermédiaire de courroies tangentielles et d'une noix d'entraînement. Dans ce cas, il apparaît cependant l'inconvénient consistant en ce que, dans un tel arbre creux rotatif, il existe le risque que le fil central ou fil d'âme soit soumis à des torsions indésirables. En variante, il est connu de réaliser le conduit formant guide-fil sous la forme d'un tube fixe non rotatif et d'insérer ce dernier dans un arbre creux, qui est supporté par rapport au tube fixe par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs roulements à billes. Ce montage implique cependant que, avec ce mode de support, la bague extérieure du roulement à billes tourne, pendant que la bague intérieure est maintenue bloquée en rotation dans sa liaison avec le conduit intérieur fixe de guidage. Les problèmes cinématiques et les inconvénients, qui sont apparus en liaison avec des bagues extérieures tournantes de roulements, résident d'une part dans des conditions défavorables de frottement et de roulement en liaison avec les forces centrifuges, et d'autre part dans des problèmes de graissage et de lubrification; les forces centrifuges, qui apparaissent lorsque la bague extérieure tourne, conduisent en effet aisément à une sortie de la masse de graisse ou de lubrifiant, ce qui fait apparaître un manque de lubrifiant et réduit la durée d'utilisation et la durée de vie de la broche d'enroulement. Ces problèmes s'accusent encore au vu des vitesses de rotation requises aujourd'hui, qui se situent dans des plages de 20 000 à 000 tours par minute. Par conséquent, l'invention s'est fixée pour but de concevoir une broche d'enroulement du type indiqué en introduction d'une manière telle que, dans cette broche, le fil d'âme puisse être guidé avec 2 2739400 ménagements, que le fil enveloppe puisse être enroulé autour dans les plages indiquées de vitesses de rotation et que l'on obtienne une meilleure cinématique avec un accroissement de la stabilité de marche et de la durée de vie. En outre, il convient d'accroître l'étanchéité ou de réduire la sortie de lubrifiant. Pour atteindre ce but, dans une broche d'enroulement présentant les caractéristiques indiquées en introduction, il est prévu conformément à l'invention une paroi du boîtier, qui entoure au moins partiellement l'arbre creux et contre laquelle l'arbre creux prend appui par o0 l'intermédiaire d'un ou de plusieurs moyens formant paliers de rotation. Par conséquent, étant donné que le support en rotation n'est plus disposé entre le conduit formant guide-fil et l'arbre creux pour l'entraînement du support de fil, mais entre l'arbre creux et un boîtier extérieur, il est possible, avec les moyens formant paliers de rotation, de disposer la partie fixe à l'extérieur, c'est-à-dire autour, de l'arbre creux entraîné. Par conséquent, en particulier dans le cas de l'utilisation de roulements à billes comme moyens formant paliers de rotation, on élimine les inconvénients mentionnés précédemment, qui sont surtout dûs à la bague extérieure tournante ou la partie extérieure tournante du palier. En raison d'influences externes telles que la température, des chocs mécaniques, etc., on peut conférer au conduit intérieur, un jeu de déplacement, par exemple pour des oscillations longitudinales, dans la direction axiale. En outre, il faut prendre en compte des forces de contrainte internes, qui sont imputables notamment à des dilatations thermiques différentes du conduit intérieur formant guide-fil, des moyens de support par rapport au boîtier et/ou à l'arbre creux et au boîtier lui-même. Les déplacements axiaux forcés du conduit intérieur, qui résultent de ces phénomènes, posent un problème dans le cas de l'utilisation de roulements à billes, car ces derniers ne sont en général pas à même, dans une mesure notable, d'absorber le jeu axial engendré du conduit intérieur. Pour résoudre ce problème, conformément à un développement de l'invention, il est proposé que le conduit intérieur soit supporté, par rapport au boîtier et/ou à l'arbre creux, au moyen d'un palier axial dur, dans une première partie d'extrémité, et au moyen d'un palier axial souple, dans son autre partie d'extrémité. Le palier axial dur permet de transmettre presque complètement 3 2739400 des forces axiales entre, par exemple, le boîtier et le conduit intérieur. Au contraire, le palier axial souple permet de compenser lesdits déplacements axiaux et lesdites forces axiales grâce à un jeu de déplacement correspondant. Conformément à une forme de mise en oeuvre particulière de ce concept, le conduit intérieur est serré de façon fixe et rigide, au niveau d'une extrémité, dans le boîtier de broche et est disposé à une certaine distance, qui forme notamment un palier à air, par rapport à l'arbre creux. Ceci correspond au principe connu du système de support serré-lâche, le palier lâche, par exemple un palier à air, permettant un décalage longitudinal supplémentaire sous l'effet de dilatations différentes du conduit intérieur et d'autres éléments de la broche. Une autre transposition du principe, selon l'invention, du support dur et simultanément souple du conduit intérieur par rapport à d'autres éléments de la broche pourrait se situer dans l'utilisation du système de support dit flottant avec jeu axial: le conduit intérieur est supporté au moyen de deux paliers, dont chacun peut absorber des forces axiales uniquement dans un sens à l'opposé de celui de l'autre palier respectif. A cet effet, on connaît dans la pratique des paliers axiaux à action unilatérale, par exemple des paliers axiaux rainurés à billes. Conformément audit agencement selon l'invention, on peut disposer ces paliers à une distance appropriée et à l'opposé l'un à l'autre, de manière à obtenir ledit jeu axial. Dans le fonctionnement pratique, il peut apparaître le problème supplémentaire des fréquences de résonance ou des fréquences propres de la broche d'enroulement, en particulier de son conduit intérieur disposé conformément à l'invention. On résout ce problème à l'aide d'une autre caractéristique de conception de l'invention, selon laquelle le conduit intérieur est relié au boîtier par l'intermédiaire d'un élément d'amortissement intercalé. En variante ou en supplément, pour éviter le problème des oscillations, on peut faire varier la rigidité, l'épaisseur de paroi et/ou le diamètre intérieur ou le diamètre extérieur du conduit intérieur, sur sa longueur. La variation peut consister en un rétrécissement conique ou par paliers. Ainsi, on peut également modifier la rigidité du conduit intérieur, par exemple en réduisant l'épaisseur de paroi, et l'adapter de telle sorte que des fréquences de résonance, au moins dans la plage des vitesses de rotation utiles, soient supprimées ou rejetés à l'extérieur de cette plage. 4 2739400 Pour supprimer des fréquences de résonance, on peut en outre utiliser un élément terminal, qui est disposé frontalement et qui possède, de préférence, la forme de base d'une douille ou d'un pot cylindrique. En effet, lors de l'emmanchement de cet élément terminal, le conduit intérieur, qui se présente par exemple sous une forme tubulaire, est supporté, ce qui réalise l'amortissement d'oscillations dues à des fréquences propres. Afin qu'une rotation autant que possible sans balourd, des broches soit garantie lors de l'opération d'enroulement, il faut s'efforcer de réaliser un montage ayant la meilleure symétrie de révolution possible, qui 1o doit être conservée même dans le cas d'un fonctionnement à des vitesses élevées de rotation. A cet effet, selon un mode de réalisation de l'invention, il est prévu que le boîtier de la broche présente une structure en plusieurs éléments, au moins en deux éléments, qui est subdivisée en au moins un élément terminal disposé frontalement, de préférence sous la forme d'une douille ou d'un pot cylindrique, et un élément de support, qui est relié à cet élément terminal et possède, de préférence, la forme d'un manchon cylindrique. L'élément de support forme la paroi indiquée plus haut du boîtier, qui entoure l'arbre creux en s'appuyant sur celui-ci à l'aide des moyens formant paliers de rotation. Il est alors judicieux de réaliser l'élément de support et l'élément terminal sous la forme de pièces séparées l'une de l'autre. Lorsque, selon une autre forme de réalisation de ce type d'agencement, l'élément terminal entoure au moins partiellement l'élément de support lors de son emboîtement ou de son emmanchement sur la face frontale de la broche, une action de centrage pour l'ensemble du dispositif, qui est utile conformément aux exigences indiquées précédemment, est produite. D'autres détails, caractéristiques, avantages et effets de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée, qui suit, de trois exemples de réalisation préférés de l'invention et en référence aux dessins annexés, dont les figures 1 à 3 représentent ces exemples de réalisation, chacune en coupe longitudinale axiale. Conformément à la figure 1, la broche d'enroulement comporte un conduit intérieur 1 pour le guidage du fil, qui forme simultané- ment un axe creux et qui est entouré directement par un arbre creux 2 monté en rotation. Ce dernier est relié rigidement, dans sa partie médiane et sur sa 2739400 face extérieure, à une noix d'entraînement 3 emmanché sur l'arbre et qui sert à entraîner une courroie tangentielle. Contre la noix 3 prend appui un élément formant ressort de compression 4, qui agit axialement ou parallèlement à l'axe et sur lequel peut être encliqueté un support de fil ou de filé 5 comportant un élément de réception 5a pour le support de fil et une douille emmanchable 6 (dessinée de façon partielle en traits mixtes). De tels adaptateurs de bobines sont connus en soi (voir la demande de brevet allemand antérieure 195 30 140.4). Conformément à la figure 1, le conduit intérieur 1 et l'arbre creux 2 sont entourés, dans leur partie inférieure, par un boîtier 7 formé de deux éléments, qui comprend, comme éléments, une douille de centrage 8 et un manchon de support 9. La douille de centrage 8 est emmanchée sur la partie d'extrémité inférieure de l'axe creux ou du conduit intérieur 1, et on utilise alors comme liaison arbre - moyeu une bague de tolérance au démarrage 10 connue en soi. En raison de sa structure, cette dernière établit une liaison par accouplement mécanique et/ou par adhérence dans la direction circonférentielle du conduit intérieur de forme tubulaire 1 et du perçage, qui lui est contigu, de la douille de centrage 8 et, par conséquent, un blocage contre toute rotation, entre le boîtier 7 et le conduit intérieur 1. Une fixation est réalisée, dans la direction radiale, principalement par ajustement serré de la partie d'extrémité inférieure du conduit intérieur 1 dans le perçage de réception, qui lui est associé, de la douille de centrage 8. Cependant, la bague de tolérance au démarrage 10 autorise, dans la direc- tion axiale ou parallèle à l'axe, certains déplacements et un certain jeu permettant la compensation d'oscillations longitudinales, de dilatations thermiques et d'autres déformations du conduit intérieur 1. Conformément à la figure 1, à l'extrémité inférieure frontale du conduit intérieur 1 se raccorde un oeillet de guidage 11, par exemple en céramique, qui est fixé dans le même perçage de la douille de centrage 8 que la partie d'extrémité inférieure du conduit intérieur 1. A l'opposé de la section de base de la douille de centrage 8, qui entoure l'oeillet de guidage 11 et la partie d'extrémité inférieure du conduit intérieur 1, est formée une paroi cylindrique relevée 12 parallèle à l'axe, qui enveloppe la section d'extrémité inférieure ou le bord inférieur du manchon de support 9, selon une liaison rigide avec blocage en rotation. L'arbre creux 2 est supporté de 6 2739400 manière à pouvoir tourner, par rapport à la paroi intérieure du manchon de support 9, par deux roulements à billes 13, 14, qui sont disposés de chaque côté d'un disque 15 de retenue du lubrifiant. Les roulements à billes 13, 14 peuvent, soit être réalisés sous la forme de roulements rainurés à billes, soit être intégrés au manchon de support 9 et à l'arbre creux 2 situé en vis-à-vis, à une certaine distance. Dans ce dernier cas, dans la paroi intérieure du manchon de support 9 sont formées, par usinage, des pistes de roulement respectives 16, en vis-à- vis desquelles sont disposées des pistes de roulement correspondantes 7 ménagées dans la paroi extérieure de l'arbre o0 creux 2. Des billes 18 sont guidées dans ces pistes, en tant que corps roulants. L'espace intercalaire 19 présent entre le manchon de support 9 et l'arbre creux 2 peut être rempli d'un lubrifiant (non représenté), qui est empêché de sortir en raison de la présence du manchon de support fixe 9. Conformément à la figure 1, le conduit intérieur 1 est supporté, dans sa partie d'extrémité supérieure, par rapport à l'arbre creux rotatif 2, par un roulement rainuré à billes 20, qui est monté, par sa bague extérieure 21, sur un siège en épaulement 22 formé dans la paroi intérieure de l'arbre creux 2. Sur la face frontale du roulement rainuré à billes 20, qui est tournée vers le bord supérieur de l'arbre creux 2, une douille de fixation 23, dont le diamètre extérieur est étagé, vient reposer après avoir été insérée, par sa section initiale 24 possédant le diamètre extérieur le plus faible, dans la partie de diamètre intérieur accru de l'arbre creux 2, qui est congruente avec le siège en épaulement 22. En particulier, on peut obtenir une liaison rigide et, par conséquent, une immobilisation axiale du roulement rainuré à billes 20, au moyen d'un collage ultérieur de la douille de fixation 23, en dehors de sa section initiale 24, avec les faces contiguës de l'arbre creux 2. Le roulement rainuré à billes 20 n'autorise certes qu'un jeu axial d'ampleur limitée entre l'arbre creux 2 et le conduit intérieur 1, mais ce jeu reste suffisant pour compenser des déformations axiales d'un ou des deux composants indiqués 1, 2 ou même de leurs oscillations longitudinales, dilatations thermiques, etc. Indépendamment de cela, la bague de tolérance au démarrage 10 autorise également un jeu axial dans la partie d'extrémité inférieure, entre le conduit intérieur 1 et la douille de centrage 8. 7 2739400 La forme de réalisation de la figure 2 diffèere de la précédente, au niveau de la partie d'extrémité supérieure, en ce qu'à la place du roulement rainuré à billes, on utilise un roulement à aiguilles 25 qui, comme cela est connu, ne peut absorber aucune force axiale et par conséquent représente un palier axial "souple", qui autorise un jeu en direction axiale dans une mesure suffisante pour les objectifs indiqués. Une autre différence consiste, au niveau de la partie d'extrémité inférieure de la broche d'enroulement selon la figure 2, en l'utilisation d'un élément de liaison élastique 26 formé d'une combinaison de caoutchouc et de métal, à la place o0 d'une bague de tolérance au démarrage. Cet élément peut être utilisé pour l'amortissement d'oscillations du conduit intérieur 1 et peut autoriser également, selon un mode élastique, un jeu axial pour le conduit intérieur 1. Au moyen d'un tube intérieur 27, qui entoure l'extrémité inférieure du conduit intérieur 1, l'élément de liaison 26 est relié à ce dernier par exemple par collage selon une liaison par matériaux compatibles. Une liaison identique existe entre le tube extérieur 28, qui entoure extérieurement l'élément de liaison, et la paroi intérieure cylindrique contiguë de la douille de centrage 8. Dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 3, le conduit intérieur 1 est serré rigidement, de façon fixe et également sans possibilité de déplacement axial, au niveau de son extrémité inférieure, dans la douille de centrage 8. L'oeillet 11, qui forme l'entrée du guidefil correspondant, est inséré, selon un ajustement serré, directement dans l'extrémité frontale inférieure du conduit intérieur 1. Dans son prolongement longitudinal vers le haut, le diamètre extérieur du conduit intérieur 1 diminue suivant des paliers 29, qui sont formés par des épaulements annulaires transversaux. Avec l'ensemble des cinq paliers 29 représentés à titre d'exemple sur le dessin, on obtient une réduction par paliers appropriée de l'épaisseur de paroi depuis le bas, dans la zone entourée par la douille de centrage 8, vers le haut en direction de l'extrémité frontale supérieure 30, qui forme la sortie pour le fil d'âme devant être guidé (non représenté). Avec cette variation de l'épaisseur de paroi, on peut régler de la façon voulue les plages de fréquences propres du conduit intérieur tubulaire 1 et les décaler de manière qu'elles se situent à l'extérieur de la plage de vitesses de rotation usuelle lors du fonctionnement. Étant donné que l'épaisseur de 8 2739400 paroi du conduit intérieur 1 est minimale au voisinage de l'extrémité frontale 30 et que, par conséquent, son écartement par rapport à l'arbre creux rotatif 2 est maximal, il subsiste un jeu suffisant pour d'éventuelles oscillations radiales ou déplacements transversaux du conduit intérieur 1 qui, en raison du serrage rigide dans la douille de centrage 8 dans la partie d'extrémité frontale inférieure, présentent des amplitudes ou des excursions maximales au voisinage de l'extrémité frontale supérieure 30. Étant donné que, dans l'exemple de réalisation de la figure 3, seul de l'air est utilisé comme milieu de support entre l'arbre creux 2 et le conduit intérieur 1 (ce io qu'on appelle un palier à air), on obtient dans la partie d'extrémité frontale supérieure du conduit intérieur 1, une mobilité ou un jeu dans toutes les directions pour ce dernier. REVENDICATIONS 1. Broche d'enroulement pour machines textiles, notamment pour machines de guipage, comportant un conduit intérieur (1) supporté sans possibilité de rotation par rapport à un boîtier fixe (7) ou à un châssis de machine, pour le guidage d'un fil d'âme, et comportant un arbre creux (2) monté en rotation, qui entoure le conduit intérieur (1) et sert à recevoir et entraîner (5a) un support (5) pour des fils enveloppes devant être disposés autour du fil d'âme, caractérisée en ce qu'il est prévu une paroi (9) du boîtier, qui entoure au moins partiellement l'arbre creux (2) et contre laquelle l'arbre creux (2) prend appui par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs moyens formant paliers de rotation, (13,14). 2. Broche d'enroulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens formant paliers de rotation (13,14) sont réalisés sous la forme de roulements, notamment de roulements à billes. 3. Broche d'enroulement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens formant paliers de rotation (13,14) possèdent une ou plusieurs pistes de roulement (16,17), formées par usinage dans la paroi extérieure de l'arbre creux (2) et, en vis-à-vis, dans la surface intérieure de la paroi (9) du boîtier. 4. Broche d'enroulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, par rapport au boîtier (7) et/ou à l'arbre creux (2), le conduit intérieur (1) est supporté, dans une partie d'extrémité, à l'aide d'un palier axial dur et, dans l'autre partie d'extrémité, à l'aide d'un palier axial souple. 5. Broche d'enroulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le conduit intérieur (1) est serré fermement et rigidement, par une extrémité, dans le boîtier (7) et est disposé à distance de l'arbre creux (2). 6. Broche d'enroulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le conduit intérieur (1) est monté à l'aide d'un système de support serré-lâche ou d'un support flottant dans le boîtier (4) et/ou dans l'arbre creux (2). 7. Broche d'enroulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le conduit intérieur (1) est supporté, par rapport à l'arbre creux (2), au moyen d'un palier axial dur, notamment d'un roulement à billes y compris un roulement rainuré à billes (20), et par rapport au boîtier (7), au moyen d'un palier axial souple, notamment de joints toriques élastiques ou élastomères, d'éléments formant ressorts et/ou d'une liaison arbre - moyeu (10) flexible en direction axiale. 8. Broche d'enroulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le conduit intérieur (1) est supporté, par rapport à l'arbre creux (2), au moyen d'un palier axial souple, notamment un palier magnétique, un palier lisse, un palier à air ou un roulement y compris un roulement à aiguilles (25), à l'exception d'un roulement à billes. 9. Broche d'enroulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le conduit intérieur (1) est relié au boîtier (7) par l'intermédiaire d'un élément formant ressort et/ou d'un élément d'amortissement (26) intercalé, qui est réalisé de préférence en caoutchouc et/ou en métal. 10. Broche d'enroulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le conduit intérieur (1) est, par rapport au boîtier (7) et/ou à l'arbre creux (2), monté en ayant l'une de ses extrémités fixée d'une manière ferme et rigide (31) et l'autre extrémité (30) mobile. 11. Broche d'enroulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la rigidité, l'épaisseur de paroi l1 et/ou le diamètre intérieur et/ou le diamètre extérieur du conduit intérieur (1) varie sur sa longueur. 12. Broche d'enroulement selon la revendication 11, caractérisée en ce que le diamètre intérieur et/ou le diamètre extérieur du conduit intérieur se rétrécit, de préférence par paliers (29) ou selon une forme conique, depuis son support ou son serrage (31) dans le boîtier, dans le sens de sa progression à l'intérieur de l'arbre creux (2), en direction de l'autre extrémité (30) et/ou en direction de la sortie de fil de la broche. 13. Broche d'enroulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le boîtier (7) possède un élément terminal (8) disposé frontalement, ayant de préférence la forme de base d'une douille ou d'un pot cylindrique, contre lequel prend appui le conduit intérieur (1). 14. Broche d'enroulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que le boîtier (7) présente une structure en plusieurs éléments, qui comporte au moins un élément terminal disposé frontalement (8), ayant de préférence une forme de douille ou de pot cylindrique, et un élément de support (9) qui est relié à cet élément terminal et possède de préférence la forme d'un manchon cylindrique, et qui entoure l'arbre creux (2) en étant supporté par les moyens formant paliers de rotation (13,14). 15. Broche d'enroulement selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'élément de support (9) est réalisé sous la forme d'une pièce distincte de l'élément terminal (8) et est entouré au moins partiellement par ce dernier.