Brevet FR2816998A1 — publié le 20020524

CYLINDRE POUR MACHINE EXÉCUTANT UN TRAVAIL L'invention concerne un cylindre d'une machine exécutant un travail, notamment un cylindre détacheur ou travailleur d'une carde ou d'une carde à travailleur et nettoyeur, comprenant un corps de cylindre qui est monté à palier rotatif des deux côtés. Elle concerne plus particulièrement un cylindre de ce type de forme élancée ou allongée. Dans de nombreuses machines effectuant un travail qui contiennent des cylindres, une pression superficielle uniforme doit être assurée entre les surfaces de cylindre, par exemple dans le cas de machines d'impression dans lesquelles, dans le cas contraire, il se produirait des phénomènes d'impression non uniforme. Il en est de même pour des laminoirs. Dans d'autres cas, par exemple pour des mandrins d'enroulement dans des enrouleuses, il convient d'éviter une flèche, étant donné que, dans le cas contraire, la matière enroulée sur le mandrin, par exemple une feuille, serait endommagée par extension. Dans des calandres, les distances entre cylindres doivent être maintenues constantes. Dans le cas de cardes et de cardes à travailleur et nettoyeur, les distances des organes de travail entre eux ne valent en partie que des fractions de millimètre ; en ce qui concerne ces organes de travail, on peut citer les cylindres d'alimentation, cylindre ébaucheur, tambour ébaucheur, cylindre de transfert, cylindre nettoyeur, cylindre ramasseur, cylindre principal, travailleur, détacheur, volant, peigneur et peigne détacheur. Compte tenu de cela et du positionnement préfixé exact des organes de travail, et notamment vu les largeurs de travail toujours de plus en plus grandes de telles machines, ces organes de travail et les bâtis qui les reçoivent doivent être très résistants dans le temps, résistants à la flexion et dépourvus de vibrations. Les paliers des organes rotatifs doivent posséder une capacité élevée à supporter les sollicitations et des propriétés de marche précises et être pratiquement dépourvus d'entretien, ce qui ne peut en général se maîtriser qu'au moyen de paliers à roulement. Des difficultés sont encore notamment présentées par les cylindres élancés ou allongés, c'est-à-dire ceux qui possèdent un diamètre très petit en comparaison de leur longueur, par exemple les cylindres détacheurs et les cylindres travailleurs dans une carde ou dans une carde à travailleur et nettoyeur, étant donné que l'élancement ou allongement entraîne une certaine flèche des cylindres. C'est pourquoi on a introduit des structures métalliques légères, mais on se heurte également de ce fait à des limites des largeurs de travail et des vitesses de travail en raison de la flèche inévitable. Des problèmes identiques apparaissent, ainsi que cela a déjà été indiqué ci-dessus, dans d'autres machines dans lesquelles sont utilisés des cylindres élancés ou allongés qui ne sont montés à palier rotatif qu'à leurs extrémités. C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un cylindre, du type générique défini en introduction, qui possède une flèche réduite. A cet effet, l'invention a pour objet un cylindre, du type générique considéré, caractérisé en ce que le corps de cylindre est creux au moins dans ses deux zones d'extrémités et est monté à palier rotatif, dans sa cavité et à distance de ses extrémités, sur des tubes porteurs maintenus d'un côté à l'extérieur du corps de cylindre et pénétrant dans le corps de cylindre. Ainsi, le but visé par l'invention est atteint par le fait qu'elle décale le montage à palier du cylindre élancé ou allongé vis-à-vis de l'extrémité du cylindre. Le cylindre est monté à palier à distance de ses zones d'extrémité participant à l'opération de travail, de sorte que, pour une longueur de cylindre restant constante, il se présente une longueur de maintien réduite vis-à-vis de celle-ci. Il en résulte que la flèche au milieu du cylindre est réduite en comparaison d'une situation dans laquelle le cylindre serait monté à palier aux extrémités, il est vrai aux dépens du fait que désormais les extrémités de cylindre présentent également une flèche qui n'existerait pas pour un montage à palier à l'extrémité de cylindre, mais qui, en tout état de cause, est inférieure à la flèche au milieu d'un cylindre de même longueur monté à palier aux extrémités, flèche qu'il faut réduire et qui est réduite grâce à l'invention. Etant donné cependant que la vitesse de rotation la plus élevée possible du cylindre est déterminée par la grandeur de la flèche, la réduction de la flèche la plus grande se présentant sur le cylindre permet un accroissement de la vitesse de rotation et donc de la vitesse de travail de la machine. On obtient des conditions optimales lorsque, d'une manière avantageuse, les emplacements de montage à palier dans le corps de cylindre présentent chacun une distance vis-à-vis de l'extrémité de cylindre respective qui vaut environ 22,3 % de la longueur du corps de cylindre. En ce qui concerne cette longueur, il s'agit de la longueur totale du corps de cylindre. En effet, la flèche au milieu du cylindre est aussi grande que la flèche aux extrémités de cylindre. De préférence, le corps de cylindre consiste en un tube en matière plastique armée de fibre et les paliers comprennent chacun un manchon métallique qui est placé dans le corps de cylindre et qui comporte une collerette qui s'appuie axialement sur un épaulement ménagé dans le corps de cylindre, un corps de palier tronconique qui est emboîté dans un logement tronconique du manchon métallique et est fixé par vis dans le manchon métallique et qui forme intérieurement la surface extérieure de roulement d'un palier articulé à roulement, un pivot de palier qui est réalisé ou fixé sur l'extrémité du tube porteur associé située dans le corps de cylindre, pénètre dans le corps de palier tronconi- que et forme à cet endroit, par sa partie périphérique, la surface intérieure de roulement du palier articulé à roule- ment, et des corps de roulement situés entre les surfaces extérieure et intérieure de roulement. En ce qui concerne le tube en matière plastique armée de fibre constituant le corps de cylindre, lequel est notamment un tube en fibre de carbone, cela permet d'obtenir un faible poids pour une grande rigidité de la structure. Lorsqu'on indique qu'un élément forme la surface extérieure ou intérieure de roulement, cela signifie qu'il reçoit respectivement la bague extérieure ou la bague intérieure de roulement. En ce qui concerne le tube porteur associé, celui-ci est monté à demeure du côté extérieur. Le tube porteur a un diamètre extérieur qui est suffisamment plus faible que le diamètre intérieur de la zone d'extrémité du corps de cylindre pour qu'il se présente un intervalle annulaire qui ne gêne pas la rotation libre du corps de cylindre, même en cas de flèche de ses zones d'extrémité. Avantageusement également, un palier du cylindre détacheur comprend un dispositif de sécurité de montage qui immobilise le corps de palier tronconique vis-à-vis d'une séparation axiale à l'égard du pivot de palier. En ce qui concerne ce palier, il s'agit de préférence de chaque palier. L'immobilisation indiquée est considérée lors du montage. Cette structure permet en même temps une introduction sûre des paliers dans le corps de cylindre et, en raison de l'espace intermédiaire annulaire existant entre les tubes porteurs et le corps de cylindre tubulaire, elle tient compte de la flèche inévitable de ce dernier à ses extrémités. De préférence, le dispositif de sécurité de montage comprend une gorge annulaire extérieure dans le pivot de palier, et des dispositifs de maintien qui sont fixés sur le corps de palier tronconique et pénètrent dans la gorge annulaire. D'une manière avantageuse, lorsque le cylindre doit être entraîné, comme par exemple les cylindres détacheurs et travailleurs dans une machine textile, le corps de palier tronconique de l'un des paliers comprend un dispositif d'accouplement dans lequel un arbre d'entraînement traversant le tube porteur est en prise par complémentarité de formes. Il s'agit bien entendu du tube porteur associé et l'arbre d'entraînement peut être accouplé au dispositif d'accouplement considéré. Le dispositif d'accouplement peut être réalisé directement sur le corps de palier ou bien, de préférence, le dispositif d'accouplement est constitué d'une douille qui est fixée dans le corps de palier tronconique et qui comporte une ouverture réceptrice à section transversale non circulaire dans laquelle l'extrémité, de forme complémentaire, de l'arbre d'entraînement est reçue. Reçue signifie de préférence emboîtée. La section transversale considérée est de préférence polygonale. L'invention est exposée ci-après en détail à l'aide d'un exemple de réalisation d'un cylindre détacheur représenté au dessin. La figure représente, en coupe axiale, les deux sections d'extrémités d'un cylindre détacheur comportant les particularités conformes à l'invention. La partie supérieure de la figure représente l'extrémité entraînée, tandis que la partie inférieure de la figure représente l'extrémité du cylindre détacheur qui suit le mouvement. Le cylindre détacheur est constitué d'un corps de cylindre 1 tubulaire en matière plastique renforcée de fibre de carbone, qui présente une surface périphérique cylindrique et dont les deux zones d'extrémité 2 présentent une épaisseur de paroi réduite en comparaison de la zone centrale, de sorte que, pour chacune, un épaulement 3 respectif est réalisé à l'intérieur du corps de cylindre 1. Il est prévu, placé dans le corps de cylindre 1 et sur chacun des deux côtés, un manchon métallique 4 respectif qui comporte une collerette 5 prenant appui sur l'épaulement 3. Les manchons métalliques 4 présentent un ajustement et/ou sont fixés par colle dans le corps de cylindre 1. Chaque manchon métallique 4 comporte un évidement conique dans lequel est placé un corps de palier 6 tronconique qui est immobilisé dans le manchon métallique 4 au moyen d'une vis centrale 7 à six-pans intérieurs. Le corps de palier 6 porte intérieurement la bague extérieure 8 d'un palier articulé à roulement 9. La bague intérieure du palier articulé à roulement 9 repose sur un manchon ou pivot de palier 10 qui est fixé à l'extrémité d'un tube porteur 11 le plus rigide possible à la flexion qui pénètre dans la section d'extrémité 2 du corps de cylindre 1 et est monté à demeure du côté extérieur dans un bâti de machine (non représenté). Ainsi que le montre la figure, les deux tubes porteurs 11 ont un diamètre extérieur plus faible que le diamètre intérieur du corps de cylindre 1 à l'endroit de ses zones d'extrémité 2. L'espace intermédiaire annulaire ainsi formé est suffisant pour permettre une certaine flèche libre des zones d'extrémité du corps de cylindre 1. Il convient de souligner ici le fait que, par"flèche", en ce qui concerne les zones d'extrémité 2 du corps de cylindre 1, on n'entend pas obligatoirement une flexion vers le bas sous l'effet de la force de pesanteur, mais, d'une manière tout à fait générale, l'écart des zones d'extrémité 2 vis-à-vis de l'axe du cylindre détacheur. Cette flèche peut également résulter de forces mécaniques dans le fonctionnement de la machine et donc être également dirigée à l'encontre de la force de pesanteur. Pour l'opération de montage, chaque corps de palier 6 tronconique est immobilisé sur son pivot de palier 10 asso- cié au moyen de griffes de maintien 12 qui sont fixées sur le corps de palier 6 et pénètrent d'une manière lâche dans une gorge annulaire 13 ménagée sur la partie périphérique du pivot de palier 10 associé. Le palier du cylindre détacheur qui est représenté à la partie inférieure de la figure est un palier fixe, raison pour laquelle la bague intérieure du palier articulé à roulement 9 est immobilisée au moyen d'un anneau 14 et d'une rondelle 16, l'anneau 14 étant maintenu au moyen d'une vis 15 à six-pans intérieurs traversant le pivot de palier 10. Le palier représenté à la partie supérieure de la figure est un palier libre, raison pour laquelle il manque en cet endroit des pièces comparables à l'anneau 14 et à la rondelle 16. A la place, une douille 17 est placée dans le corps de palier 6 tronconique et y est immobilisée au moyen de vis 18. La douille comporte une partie réceptrice à section transversale non circulaire, de préférence polygonale, dans laquelle est emboîtée une première extrémité, de forme complémentaire, d'un arbre intermédiaire 19 dont l'autre extrémité est également emboîtée dans une douille 20 à section transversale réceptrice polygonale qui est fixée par vis sur l'extrémité, située à l'intérieur du tube porteur 11, d'un arbre d'entraînement 21 qui est monté à palier dans le tube porteur 11 au moyen de roulements à billes 22. L'arbre intermédiaire 19 et le jeu inévitable existant entre ses extrémités et les douilles 17 et 20 permettent d'accepter un certain décalage radial, ainsi qu'un décalage angulaire entre l'arbre d'entraînement 21 et le corps de palier 6 tronconique et évitent de ce fait la nécessité de joints de Cardan. Lors de l'introduction dans le tube porteur 11, l'arbre intermédiaire est soutenu par l'anneau 23 qui est fixé sur cet arbre intermédiaire 19 au moyen d'une broche 24. En situation de fonctionnement, il existe un espace suffisant entre l'anneau 23 et le diamètre intérieur du tube porteur. Pour monter les paliers dans le corps de cylindre 1, on enfile d'abord le corps de palier 6, avec les paliers articulés à roulement 9 emboîtés à force dans celui-ci, sur les pivots de palier 10 des tubes porteurs 11 et on l'immobilise au moyen des griffes de maintien 12. La douille 17 et les vis 18 sont montées au préalable du côté entraînement. Du côté non entraîné, la vis 7, ainsi que l'anneau 14 et la rondelle 16 sont déjà préassemblés. Une fois que les tubes porteurs 11 préassemblés de cette manière ont été mis en place dans les manchons métalliques 4 du corps de cylindre 1, on serre à fond les vis 7. Ensuite, du côté entraînement, on enfile dans le tube porteur 11 l'arbre intermédiaire 19 et l'arbre d'entraînement 21, avec la douille 20 fixée à son extrémité et les roulements à billes 22, et on met en place un anneau de sécurité 25 à l'extrémité extérieure du tube porteur 11. REVENDICATIONS 1. Cylindre d'une machine exécutant un travail, notamment cylindre détacheur ou travailleur d'une carde ou d'une carde à travailleur et nettoyeur, comprenant un corps de cylindre qui est monté à palier rotatif des deux côtés, caractérisé en ce que le corps de cylindre (1) est creux au moins dans ses deux zones d'extrémités (2) et est monté à palier rotatif, dans sa cavité et à distance de ses extrémités, sur des tubes porteurs (11) maintenus d'un côté à l'extérieur du corps de cylindre (1) et pénétrant dans le corps de cylindre (1). 2. Cylindre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les emplacements de montage à palier dans le corps de cylindre (1) présentent chacun une distance vis-à-vis de l'extrémité de cylindre respective qui vaut environ 22,3 % de la longueur du corps de cylindre (1). 3. Cylindre suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps de cylindre (1) consiste en un tube en matière plastique armée de fibre et les paliers comprennent chacun : - un manchon métallique (4) qui est placé dans le corps de cylindre (1) et qui comporte une collerette (5) qui s'appuie axialement sur un épaulement (3) ménagé dans le corps de cylindre (1), - un corps de palier (6) tronconique qui est emboîté dans un logement tronconique du manchon métallique (4) et est fixé par vis dans le manchon métallique (4) et qui forme intérieurement la surface extérieure de roulement (8) d'un palier articulé à roulement, - un pivot de palier (10) qui est réalisé ou fixé sur l'extrémité du tube porteur (11) associé située dans le corps de cylindre (1), pénètre dans le corps de palier (6) tronconique et forme à cet endroit, par sa partie périphéri- que, la surface intérieure de roulement du palier articulé à roulement, et - des corps de roulement (9) situés entre les surfaces extérieure et intérieure de roulement. 4. Cylindre suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'un palier du cylindre détacheur comprend un dispositif de sécurité de montage (12,13) qui immobilise le corps de palier (6) tronconique vis-à-vis d'une séparation axiale à l'égard du pivot de palier (10). 5. Cylindre suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité de montage comprend : - une gorge annulaire extérieure (13) dans le pivot de palier (10), et - des dispositifs de maintien (12) qui sont fixés sur le corps de palier (6) tronconique et pénètrent dans la gorge annulaire (13). 6. Cylindre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps de palier (6) tronconique de l'un des paliers comprend un dispositif d'accouplement (17) dans lequel un arbre d'entraînement (19, 21) traversant le tube porteur (11) est en prise par complémentarité de formes. 7. Cylindre suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement est constitué d'une douille (17) qui est fixée dans le corps de palier (6) tronconique et qui comporte une ouverture réceptrice à section transversale non circulaire dans laquelle l'extrémité, de forme complémentaire, de l'arbre d'entraînement (19) est re- çue.