Brevet FR2850959A3 — publié le 20040813

FR 2850959 A3 20040813 FR 0301773 A 20030211 - t 2850959 L'invention se rattache au secteur technique du renvidage d'un fil textile sur un support, généralement sous forme d'un mandrin cylindrique, apte à être entraîné en rotation par tout moyen connu et approprié. Cette opération de renvidage est destinée à former des bobines lors des différentes étapes qu'implique sa production. Parmi ces différentes étapes, on peut citer la filature, l'étirage texturation ou autre. Pour enrouler le fil sur son support, ce dernier est distribué selon une génératrice le long de la bobine, soit sous la forme de spires rectilignes parallèles, soit sous la forme de spires ondulées, parallèles dans la même couche, mais décalées et croisées d'une couche par rapport à l'autre. L'angle moyen formé entre les couches successives, généralement appelé " angle de croisure ", correspond à l'angle formé par deux hélices selon lesquelles le fil est déposé lors des translations successives de va et vient. Il résulte que cet angle dépend donc du rapport entre la vitesse moyenne de translation et la vitesse de bobinage. Pour obtenir un bobinage correct, on fait généralement varier cet angle de croisure selon des cycles de variations en fonction du temps, ou en fonction du diamètre de la bobine. Ces variations évitent aux couches successives de concider, afin d'obtenir une homogénéité parfaite de la densité de la bobine. On appelle cette fonction " brouillage ". Lors de la formation d'une bobine avec un angle de croisure constant, il se produit, pour certains diamètres, une concidence entre le mouvement de va et vient et la rotation de la bobine. Ceci correspond aux moments o le nombre de tours par minute de la bobine et le nombre de va et vient par minute sont multiples l'un de l'autre. Lors de ces concidences, les couches successives de fils se superposent exactement formant des accumulations de spires qui provoquent des anomalies locales de densité dans la bobine, ainsi que des incidents lors du dévidage. Pour éviter cela, il est connu, pour l'homme de métier, de faire varier la vitesse de came de façon aléatoire, ou pseudo-aléatoire, pour que le temps de ces concidences soit très bref, et que la plage de diamètre o ces concidences se produisent soit le plus large possible. Cette variation de vitesse de la came s'effectue traditionnellement par 10 des moyens collectifs. La came de chaque position de bobinage est en général montée sur un arbre commun, dont la vitesse varie donc de façon identique d'une position à l'autre. Le plus souvent, pour un angle de croisure donné, la vitesse de 15 déplacement du guide-fil le long de la bobine est constante. Par contre, l'inversion du mouvement aux extrémités des bobines, est effectué le plus rapidement possible afin que les bords de la bobine ne soient pas plus épais que son centre par suite d'un dépôt accru de fil. Cette inversion rapide de la direction du déplacement, soumet un guide-fil animé d'un mouvement de va 20 et vient, à des accélérations et décélérations très élevées au point d'inversion. Il en résulte que la course parcourue entre les deux points extrêmes de renversement détermine la longueur de distribution du fil sur la bobine et par conséquent sa largeur. Si cette course est constante, la longueur de 25 distribution l'est également, de sorte que la superposition des couches successives de fil conduit à la formation d'une bobine o les flancs sont, en théorie, verticaux. En pratique, la pression des couches supérieures sur les couches inférieures tend à créer des déformations inacceptables, notamment pour le dévidage de la bobine. On observe également que le dépôt de fil accru sur les bords de la bobine, résultant du temps de renversement du mouvement de va et vient, tend à accentuer ce phénomène et provoque une surépaisseur et une surpression à chaque extrémité. Pour compenser ce phénomène et 5 produire des bobines présentant des flancs rectilignes, de densité identique à celle du reste de la bobine, on réalise généralement, au fur et à mesure de l'accumulation des couches de fil, des réductions de course de deux types qui, généralement, sont appliqués conjointement: - La course totale de bobine est réduite progressivement en fonction de son 10 diamètre selon une loi linéaire ou non, de sorte que la forme générale de la bobine est bi-conique. - La course est soumise à des cycles de réductions temporaires supplémentaires, de façon à répartir le dépôt de fil au niveau des zones de renversement sur la bobine. Ces cycles consistent à réduire 15 temporairement la course pendant quelques mouvement de va et vient du guide-fil, puis à revenir à la course totale. On appelle usuellement cette fonction " anti-bourrelet ". De nombreuses solutions techniques ont été proposées pour obtenir 20 des systèmes de va et vient permettant de distribuer le fil sur son support, à une vitesse importante, de l'ordre de 1000 à 2000 m/mn ou plus, tout en ayant pour objectif d'obtenir des enroulements présentant une parfaite densité sur toute leur épaisseur de manière à obtenir des bobines à flancs droits ou inclinés (bobines biconiques). Parmi les différentes solutions aptes à assurer la commande des déplacements du guide-fil, on a proposé des systèmes dits à came, composés notamment d'un tambour rotatif présentant une double hélice faisant office de came, pour entraîner en translation un chariot supportant un guide-fil de manière parallèle à l'axe de la bobine. A titre indicatif, nullement limitatif, une telle solution ressort de l'enseignement du brevet US 3.730.448. Ces dispositifs à tambour rainuré faisant office de came sont simples et robustes, le tambour étant animé d'un mouvement de rotation à vitesse constante ou susceptible de présenter de faibles variations. Toutefois, de tels 10 dispositifs manquent de flexibilité, étant donné que la came présente par construction une course fixe. Il en résulte que de tels dispositifs sont généralement réservés dans le cas o le bobinage n'impose pas de variation de course. Pour réaliser la fonction de "brouillage ", on connaît des solutions pour faire varier la vitesse de la came (variation d'angle de croisure) combinant la came avec un dispositif qui applique un multiplicateur variable permettant ainsi de réduire ou d'augmenter la vitesse de la came. Généralement, les tambours à came, sont assujettis à des moteurs 20 électriques en combinaison avec des systèmes de transmission par arbre et pignons, par exemple. Très souvent, un même moteur commande une pluralité de tambours à came qui tournent donc tous à la même vitesse. Les vitesses des cames font l'objet de variation cyclique par des moyens dits de " brouillage mécanique ", généralement au moyen de systèmes d'engrenage à 25 effet différentiel, pour ajouter à la vitesse moyenne une vitesse variable selon des cycles sinusodaux ou autres. On a proposé également d'assujettir le moteur du tambour à came à des convertisseurs de fréquence ou des variateurs de vitesse, en combinaison avec une électronique de commande pour imposer une consigne variable obtenue par superposition de valeur constante déterminant la croisure 5 moyenne et imposant des composants variables permettant le " brouillage ". Comme indiqué précédemment, le plus souvent, un seul moteur commande une pluralité de cames qui tournent donc toutes à la même vitesse. Pour régler la course du guide-fil qui est assujetti, comme indiqué, au 10 tambour à came, le chariot portant ledit guide-fil coopère avec une barre connue sous le nom de " barre sinus " dont il est possible de faire varier l'inclinaison, par des moyens qui peuvent être: - Soit individuels, c'est-à-dire que chaque position est équipée d'un dispositif qui modifie l'inclinaison de la barre sinus, selon une évolution 15 au cours du temps qui lui est propre. Ces moyens sont utilisés pour appliquer une réduction de course progressive en fonction du diamètre de la bobine, de sorte que la forme générale est biconique. - Soit collectifs, c'est-à-dire qu'ils commandent simultanément l'inclinaison de barres sinus de plusieurs position de renvidage, selon une 20 évolution au cours du temps identique pour chaque position. Ces moyens collectifs sont utilisés pour appliquer à l'ensemble des positions de bobinage des variations temporaires de courses pour répartir le dépôt de fil au niveau des zones de renversement (fonction anti-bourrelet). Il en résulte que la commande des barres sinus est une addition de moyens collectifs et individuels. Ces moyens et leur combinaison sont complexes et coteux. Ils sont en outre difficiles à régler et nécessitent des interventions mécaniques à chaque fois que le processus de bobinage impose une programmation différente des changements de course en fonction du temps ou de la forme de 5 bobine souhaitée. Généralement, les moyens aptes à faire varier la course et ceux destinés à faire varier la croisure, sont pilotés de façon indépendante, de sorte qu'il est impossible de coordonner parfaitement les deux fonctions et de déterminer avec exactitude la position du guide- fil à un instant donné. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière simple, sre, efficace et rationnelle. Le problème que se propose de résoudre l'invention est de réaliser un dispositif simple permettant de contrôler la croisure, la course et la position 15 du guide-fil à tout instant. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un dispositif de renvidage, à grande vitesse, d'un fil sur un support entraîné en rotation et comportant un guide-fil solidaire d'un chariot animé d'un 20 mouvement de va et vient parallèle audit support au moyen d'un profil en came assujetti à une barre sinus apte à faire varier la course du guide-fil. Ce dispositif comprend des moyens aptes à assurer l'entraînement en rotation du profil en came et des moyens aptes à assurer le déplacement angulaire de la barre sinus, pour faire varier l'angle de croisures et la course de renvidage, 25 lesdits moyens étant asservis par au moins un calculateur en combinaison avec au moins un organe capteur pour contrôler la position du guide-fil. Suivant une autre caractéristique et compte tenu du problème posé à résoudre, les moyens d'entraînement en rotation du profil en came sont constitués par un moteur présentant des agencements de contrôle de sa position angulaire. Le moteur peut être du type synchrone ou synchrone sans 5 balais dont la rotation est contrôlée par la séquence d'alimentation de ses bobinages de sorte qu'à partir d'une position initiale connue, il est possible de commander des rotations contrôlées dans un sens ou dans l'autre, en envoyant une séquence déterminée d'alternance de phases. Un moteur de type courant continu ou asynchrone peut aussi être 10 utilisé, combiné avec des capteurs de position angulaire. Les moyens aptes à assurer le déplacement angulaire de la barre sinus sont constitués par un actionneur rotatif du type moteur, ou linéaire du type vérin, ladite barre étant montée avec capacité de déplacement angulaire au moyen d'un axe pivot. D'une manière connue en soi, mais qui doit être considérée en combinaison les caractéristiques précédemment indiquées, le profil en came est constitué par une rainure formée dans l'épaisseur d'un tambour rotatif, entraîné par le moteur, ladite rainure décrivant deux hélices de pas inversés 20 et raccordées à chaque extrémité par des rayons, la rainure coopérant avec un élément de guidage solidaire du chariot. Le chariot est assujetti à la barre sinus au moyen d'un doigt engagé dans une lumière formée sur la longueur de la barre sinus de sorte que le positionnement dudit doigt dans ladite lumière, détermine l'orientation 25 angulaire du chariot et, d'une manière concomitante, la position du guide-fil. La rainure est rectiligne ou incurvée. Pour résoudre le problème posé d'assurer la formation correcte de la bobine, le calculateur ou unité de contrôle auquel sont asservis les moyens de contrôle de la position du guide-fil, est programmé en fonction de paramètres aptes à assurer la formation correcte d'une bobine résultant du renvidage du fil. Ces différents paramètres peuvent être constitués par: - des consignes d'angle de croisures ou de vitesse de came transmises individuellement ou collectivement à l'ensemble des positions de 10 renvidage; - des consignes d'angles de barre sinus, ou de course, ou de réduction de courses transmises individuellement ou collectivement à l'ensemble des positions de renvidage; - des tables, fonctions, ou paramètres préétablis définissant les lois 15 d'évolution de la croisure et/ou de la course en fonction du temps, de la vitesse de bobinage, du diamètre de la bobine; des mesures locales telles que vitesse de bobinage, vitesse de came, vitesse de rotation de la bobine, diamètre de la bobine, poids de la bobine, angle de rotation du support de bobine. 20 L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective, à caractère schématique, du dispositif selon l'invention; - les figures 2, 3 et 4 sont des vues en plan montrant les principales phases de fonctionnement du dispositif, notamment du chariot guide-fil. On a illustré, aux figures des dessins, le renvidage d'un fil (F) sur une bobine (B) entraînée en rotation par tout moyen connu et approprié. D'une manière connue, le fil (F) est distribué au moyen du guide-fil (1) déplaçable en translation de façon parallèle aux génératrices de la bobine support (B). Le guide-fil (1) est monté sur un chariot (2) qui est guidé pour effectuer une translation parallèle à un tambour-came (3). D'une manière connue, ce tambour-came (3) présente une rainure (4) décrivant deux hélices de pas inversés, raccordées par des rayons, à chaque extrémité. Sur cette 10 rainure (4) est monté un patin (5) rendu solidaire du chariot (2). D'une manière connue, le tambour-came (3) est entraîné en rotation pour conférer au chariot (2) assujetti à la rainure (4), un mouvement de va et vient. L'entraînement en rotation du tambour-came (3) s'effectue par 15 l'intermédiaire d'un moteur individuel (12) pilotable par des moyens électriques. L'accouplement entre le tambour (3) et le moteur (12) peut être direct (figure 2 des dessins) ou par l'intermédiaire d'un système de poulie et courroie ou engrenage. Avantageusement, le moteur (12) est un moteur de type synchrone ou 20 synchrone sans balais pour lequel la rotation est contrôlée par la séquence d'alimentation de ses bobinages. Il est ainsi possible, à partir d'une position initiale connue, de commander des rotations contrôlées, en avant ou en arrière, en envoyant dans le moteur une séquence déterminée d'alternance de phases. Un moteur asynchrone ou à courant continu couplé à un moyen de 25 mesure de la rotation, peut aussi être utilisé. Au moins un capteur détecteur de présence (14) est disposé sur la trajectoire du patin (5) afin de détecter le passage du chariot (2). Le chariot (2) est assujetti, par l'intermédiaire d'un doigt (8), à une barre sinus (6). Dans ce but, le doigt (8) est engagé dans une lumière (7) formée dans l'épaisseur de la barre sinus (6) sur la quasi totalité de sa longueur. Il en résulte que lors de la translation du chariot (2), le doigt (8) est 5 déplacé dans la lumière (7) qui peut être rectiligne ou incurvée. Le positionnement du doigt (8) dans la lumière de la barre sinus, détermine l'orientation angulaire du chariot (2) par rapport à l'axe du patin (5) et, d'une manière concomitante, la position du guidefil. La barre sinus (6) est montée pivotante par rapport à un axe pivot (9) solidaire, par exemple, d'une platine support (non représentée). Suivant une autre caractéristique, la barre sinus (6) est assujettie à un actionneur linéaire ou rotatif individuel, permettant de commander son 15 inclinaison et de connaître sa position angulaire. Par exemple, l'une des extrémités de la barre sinus (6), est accouplée par un système de biellettes (11), à un moteur (10). Selon l'invention, le moteur de commande (12) du tambour-came (3), 20 le moteur de commande (10) de la barre sinus (6) et le ou les capteurs (14), sont asservis à un module de commande (13) (calculateur) apte à piloter lesdits moteurs pour obtenir les déplacements souhaités de va et vient du guide-fil et permettre ainsi la formation de la bobine. Compte tenu des caractéristiques du dispositif selon l'invention, le capteur (14) est utilisé pour initialiser le calcul du positionnement angulaire de la rotation du tambour-came (3). Dans ce but, l'unité de contrôle et de commande (13) effectue une séquence d'initialisation qui consiste à faire tourner le tambour jusqu'à ce que le chariot du guidefil soit détecté. Le système mémorise alors la position du guide-fil et la position angulaire du tambour, de manière à contrôler le déplacement du guide-fil par le contrôle de la rotation du tambour, grâce aux séquences appropriées d'alternance de 5 phases. A chaque mouvement de va et vient complet, le retour du chariot devant le capteur (14), permet de contrôler la bonne exécution de la séquence et d'effectuer les éventuels recalages. Ainsi, grâce au contrôle de la position angulaire du tambour et de la barre sinus, et au moyen du détecteur de présence du guide-fil, il est possible de déduire la position exacte de ce 10 dernier par un calcul trigonométrique. On renvoie aux figures des dessins qui montrent le principe de fonctionnement du dispositif. La figure 2 montre la détection du passage du chariot à sa position centrale par le capteur (14). A chaque va et vient, le chariot (2) repasse devant le capteur (14) et permet de contrôler et de recaler, à chaque passage, le calcul de la position du guide-fil (1) en fonction de la position de la barre sinus (6). Les figures 3 et 4 montrent comment, lorsque le chariot (2) est dans une position extrême, le moteur (10) positionne la barre sinus (6) avec un angle par rapport à l'angle du tambour-came (3), par l'intermédiaire de la biellette (11), afin de provoquer une rotation dudit chariot et un déplacement 25 concomitant du guide-fil (1). Il en résulte qu'en commandant les moteurs (10) et (11) par des séquences appropriées, il est possible de positionner le guide-fil (2) à un endroit précis et déterminé, par exemple pour procéder aux phases de lancement du fil, de formation de réserve ou de câblage automatique. Il est aussi possible de commander le mouvement de va et vient alternatif dont la course peut être contrôlée par la commande de l'inclinaison de la barre sinus 5 provoquant une variation de course du bobinage. La commande du moteur (10) peut se faire par un système de pilotage électronique apte à effectuer des variations de vitesse et de course, en fonction du diamètre de la bobine, pour obtenir la forme de bobine désirée. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle que le contrôle combiné de la position angulaire du tambour-came et de la position angulaire de la barre sinus, permet un positionnement du guide-fil pour le lancement, la formation de la réserve, et le mouvement de va et vient en fréquence et en amplitude. REVENDICATIONS -1- Dispositif de renvidage, à grande vitesse, d'un fil sur un support entraîné 5 en rotation et comportant un guide-fil (1) solidaire d'un chariot (2) animé d'un mouvement de va et vient parallèle audit support au moyen d'un profil en came assujetti à une barre sinus (6) apte à faire varier la course du guidefil (1), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens individuels (12) pilotables par 10 des organes électriques aptes à assurer l'entraînement en rotation du profil en came et des moyens (10) aptes à assurer le déplacement angulaire de la barre sinus (6), pour faire varier l'angle de croisures et la course de renvidage, lesdits moyens étant asservis par au moins un calculateur (13) en combinaison avec au moins un organe capteur (14) pour contrôler la position 15 du guide-fil. -2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement en rotation du profil en came sont constitués par un moteur (12) présentant des agencements de contrôle de sa position angulaire. 20 -3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur (12) est du type synchrone ou synchrone sans balais dont la rotation est contrôlée par la séquence d'alimentation de ses bobinages de sorte qu'à partir d'une position initiale connue, il est possible de commander des rotations 25 contrôlées dans un sens ou dans l'autre, en envoyant une séquence déterminée d'alternance de phases. -4- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur (12) est à courant continu ou du type asynchrone, couplé à un capteur de rotation. -5- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens aptes 5 à assurer le déplacement angulaire de la barre sinus (6), sont constitués par un actionneur rotatif du type moteur (10), ou linéaire du type vérin, ladite barre (6) étant montée avec capacité de déplacement angulaire au moyen d'un axe pivot (9). -6- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le profil en came est constitué par une rainure (4) formée dans l'épaisseur d'un tambour rotatif (3), entraîné par le moteur (12), ladite rainure décrivant deux hélices de pas inversés et raccordée à chaque extrémité par des rayons, la rainure (4) coopérant avec un élément de guidage (5) solidaire du chariot (2). 15 -7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le chariot (2) est assujetti à la barre sinus (6) au moyen d'un doigt (8) engagé dans une lumière fonnée sur la longueur de la barre sinus de sorte que le positionnement dudit doigt dans ladite lumière, détermine l'orientation angulaire du chariot (2) et, 20 d'une manière concomitante, la position du guide-fil (1). -8- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur (13) ou unité de contrôle auquel sont asservis les moyens de contrôle (10, 12, 14) de la position du guide-fil (1), est programmé en fonction de paramètres 25 aptes à assurer la formation correcte d'une bobine résultant du renvidage du fil. -9- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les paramètres sont constitués par des consignes de vitesse ou d'angle de croisures transmises individuellement ou collectivement à l'ensemble des positions de renvidage. -10- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les paramètres sont constitués par des consignes d'angle de barre sinus, ou de course, ou de réduction de courses transmises individuellement ou collectivement à l'ensemble des positions de renvidage. -11- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les paramètres sont constitués par des tables, fonctions, ou paramètres préétablis définissant les lois d'évolution de la croisure et/ou de la course en fonction du temps, de la vitesse de bobinage, du diamètre de la bobine. 15 -12- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les paramètres sont constitués par des mesures locales telles que vitesse de bobinage, vitesse de came, vitesse de rotation de la bobine, diamètre de la bobine, poids de la bobine, angle de rotation du support de bobine.