Brevet FR2884238A1 — publié le 20061013

L'invention se rattache au domaine technique de l'enroulement des matériaux en bande. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine du trancanage. Le trancanage est une opération parfaitement connue pour l'homme du métier. De nombreuses industries utilisent différents produits trancanés ce qui permet d'obtenir un métrage de produit important. Il en résulte une optimisation de la production ainsi que du nombre de manipulations du produit lors des phases de transport, stockage ou d'alimentation de machine. Le trancanage trouve de nouvelles applications dans tous types de produits en bandes homogènes ou multicouches ou complexes, dont l'épaisseur peut varier de quelques microns à plusieurs millimètres. Les méthodes habituelles de trancanage génèrent des contraintes dans la bande, ce qui provoque des défauts, lesquels peuvent être rédhibitoires en fonction de la nature du produit à enrouler. Il est également apparu important de pouvoir optimiser les bords de bobines, afin de limiter les dégradations qui peuvent apparaître au niveau de ces bords lors de la manipulation des bobines, par exemple pour leur transport, leur emballage, leur transfert, ... En effet, avec les procédés d'enroulement et de trancanage classiques, les bords des matériaux enroulés peuvent apparaître en dehors ou en dedans du plan vertical défini et limité par les flasques de la bobine. Il est également apparu important de pouvoir optimiser la tension des différentes couches au fur et à mesure de l'enroulement. A partir de cet état de la technique et des problèmes posés à résoudre, l'invention se propose d'intervenir sur l'un quelconque ou une combinaison des paramètres suivants: l'angle de dépose, la combinaison des couches, les positions d'inversion du sens de déplacement, - la tension d'enroulement. Pour résoudre ces différents problèmes, il a été conçu et mis au point un procédé selon lequel: on enroule le matériau à partir de l'un des bords de la bobine, d'une manière parallèle à ce bord et sur au moins un tour; on soumet la bobine et le matériau à un mouvement de translation relative pour successivement: ^ enrouler ledit matériau selon un angle variable et selon une zone déterminée; ^ enrouler ledit matériau selon un angle constant et selon une zone déterminée; ^ enrouler ledit matériau selon un angle variable et selon une zone déterminée jusqu'à obtenir un enroulement parallèle à l'autre bord de la bobine; on recommence l'opération à partir de ce bord pour la dépose d'une autre couche jusqu'à l'enroulement complet. Le procédé permet de réduire, d'une manière significative, les différentes contraintes générées par les matériaux enroulés. Avantageusement, pour résoudre le problème posé de diminuer les contraintes en fonction de la nature du matériau enroulé, on fait varier l'angle de dépose à partir de points d'inflexion paramétrables en fonction du matériau. L'angle de dépose évolue entre les points d'inflexion et le bord de la bobine suivant une loi qui est la même d'un côté à l'autre de la bobine pour une même couche déposée, ou qui est différente d'un côté à l'autre de la bobine pour une même couche déposée. La loi évolue ou non pour chaque couche déposée. Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est de rigidifier les bords de la bobine. Dans ce but, on gère les angles d'inversion de sens de déplacement du matériau et de la bobine. Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est d'optimiser le processus d'enroulage. Dans ce but, on fait varier la tension d'enroulement de la bande en fonction du diamètre de l'enroulement de la bobine et en fonction de la position de la bande. Dans une forme de réalisation, on enroule le matériau en bande à partir d'un support, la bobine étant entraînée en rotation et déplacée en translation par rapport au support à partir duquel est dévidé le matériau. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. A cet effet, le dispositif comprend: un moyen de motorisation indépendant piloté par un variateur pour l'entraînement en rotation de la bobine enroulée sur un mandrin monté sur un arbre d'enroulement; un moyen de motorisation indépendant piloté par un variateur pour le déplacement en translation de la bobine; des moyens de programmation et d'asservissement pour faire varier les angles de dépose, les angles d'inversion, la tension d'enroulement. 5 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 de face à caractère purement schématique montrant un exemple de réalisation d'un dispositif de mise en 10 oeuvre du procédé d'enroulement selon l'invention; la figure 2 montre l'architecture du procédé de commande de l'enroulement; - la figure 3 montre le principe de procédé d'enroulement selon l'invention suivant la longueur de la bobine; - la figure 4 est un exemple de loi d'évolution pour une couche de matériau en bande; la figure 5 est un exemple de loi d'évolution pour une autre couche de matériau en bande; - la figure 6 montre une combinaison des couches afin d'optimiser les volumes de remplissage et la densité de la bobine; - la figure 7 montre l'organisation et la gestion des angles d'inversion, de sens de déplacement; la figure 8 montre une courbe d'évolution de la tension de la couche (n) ; la figure 9 montre une courbe d'évolution de la tension d'une couche (n + 1) ; Comme indiqué, le problème que se propose de résoudre l'invention, est d'enrouler un matériau ou produit (P) à partir d'un support (1) sur une bobine (2). Le support (1) et la bobine (2) sont montés sur un bâti support (3), le produit (P) étant acheminé du support (1) en direction de la bobine (2) en vue de son enroulement. L'invention trouve une application à des machines du type de celles illustrée, à titre indicatif nullement limitatif, à la figure 1. Pour l'essentiel et d'une manière parfaitement connue pour un homme du métier, ce type de machines peut être décrit comme suit. Le support ou rouleau (1) peut être freiné par l'intermédiaire d'un moteur piloté par un retour de mesure de diamètre. Entre le rouleau (1) et la bobine (2), est monté un système d'appel constitué de deux rouleaux (4) et (5) pilotés en vitesse par un moteur du type BRUSHLESS. Un des rouleaux peut être réglable en positionnement pour réaliser des fonctions spécifiques pour certains produits. La bobine (2) est, par exemple, assujettie à une barre pneumatique motorisée par un moteur BRUSHLESS. Un bras (6) piloté, par exemple, par un vérin pneumatique permet la dépose de produit (P) sur la bobine. Un autre bras fixe (7) aligné avec l'arrivée de la bande assure le convoyage de cette dernière sans contrainte. L'ensemble des bras (6) et (7) est piloté par un actionneur électrique dont le déplacement est proportionnel au diamètre de la bobine. Une jauge de contrainte permet d'obtenir une gestion précise et dynamique de la tension de la bande. Le déplacement en translation de la bobine et du bras de dépose (6) est réalisé par une unité de déplacement piloté par une motorisation BRUSHLESS. L'ensemble des différents équipements est regroupé dans une armoire de commande (8). Les différents moyens de commande de pilotage (variateur, moteur BRUSHLESS, ...) sont assujettis à un automate programmable (9) pour générer différentes lois de mouvement comme indiqué ci-après. On renvoie à la figure 2 où les différents variateurs et moteurs BRUSHLESS sont respectivement désignés par (V) et (M). Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend un moyen de motorisation indépendant piloté par un variateur pour l'entraînement en rotation de la bobine (2) enroulé sur un mandrin monté sur un arbre d'enroulement. Un autre moyen de motorisation indépendant également piloté par un variateur assure le déplacement en translation de la bobine (2). Ces différents moyens d'entraînement sont combinés avec des moyens de programmation et d'asservissement aptes à faire varier les angles de dépose, les angles d'inversion et la tension d'enroulement du produit (P), comme indiqué ci-après. On renvoie à la figure 3 qui montre le principe d'enroulement selon l'invention du produit en bande (P) sur la bobine (2) de longueur (L). L'axe de rotation de la bobine est désigné par le repère (2a), et ses bords verticaux ou flasques sont respectivement désignés par (2b) et (2c). Le produit (P) est enroulé à partir de l'un des bords (2b) de la bobine, d'une manière parallèle à ce bord et sur au moins un tour. Les différents moyens d'entraînement en rotation et de déplacement en translation, combinés au moyen de programmation et d'asservissement, permettent une évolution de dépose à partir de points d'inflexions paramétrables. Ces angles évoluent selon des lois adaptables pour chaque produit. Il en résulte que le produit (P) est successivement et en continu: ^ enrouler selon un angle variable et selon une zone prédéterminée (A) ; ^ enrouler selon un angle constant (a) et qui correspond à l'angle de dépose et selon une zone prédéterminée (B) ; ^ enrouler selon un angle variable et selon une zone prédéterminée (C) jusqu'à obtenir un enroulement parallèlement à l'autre bord (2c) de la bobine (2). Le procédé est répété à partir du bord (2c) pour la dépose d'une autre couche jusqu'à l'enroulement complet. L'angle de dépose (a) évolue selon une loi entre les points d'inflexions (D) et (E) considérés à partir des bords (2b) et (2c). Cette loi peut être différente d'un côté à l'autre de la bobine et ceci pour une même couche déposée. La loi peut évoluer pour chaque couche déposée, comme le montrent les figures 4 et 5. La figure 4 correspond à une couche de produit (n), tandis que la figure 5 correspond à une couche de produit (n + 1). Selon une autre caractéristique de l'invention et comme le montre la figure 7, le procédé selon l'invention permet de gérer les angles d'inversion du sens de déplacement du matériau à chacun des bords (2b) et (2c) de la bobine. La position de ces points d'inversion correspond à un angle d'inversion pour chaque couche, géré par des lois de répartition. Le procédé est également utilisé pour faire évoluer la tension d'enroulement du matériau en fonction du diamètre d'enroulement ainsi qu'en fonction de la position de la bande en cours de trancanage par exemple. On renvoie aux figures 5 et 6. Enfin, comme le montre la figure 7, le procédé selon l'invention permet la réalisation de bobines homogènes, de volume important, sans contraindre le produit enroulé, en respectant ses caractéristiques intrinsèques en combinant et en maîtrisant les problèmes généralement rencontrés dans un procédé d'enroulement classique (dépose couche (n) et dépose couche (n+l)). Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle: La suppression des défauts liée aux contraintes générées par la bande; L'optimisation des bords de bobines afin de limiter les dégradations; L'optimisation de la densité des bobines; - La possibilité de travailler des matériaux fragiles. 9 RÉVENDICATIONS -1- Procédé d'enroulement d'un matériau en bande (P) sur une bobine (2), caractérisé en ce que: on enroule le matériau à partir de l'un des bords (2b) de la bobine (2), d'une manière parallèle à ce bord et sur au moins un tour; on soumet la bobine (2) et le matériau (P) à un mouvement de translation relative pour successivement: ^ enrouler ledit matériau selon un angle variable et selon une zone déterminée (A) ; ^ enrouler ledit matériau selon un angle constant et selon une zone déterminée (B) ; ^ enrouler ledit matériau selon un angle variable et selon une zone déterminée (C) jusqu'à obtenir un enroulement parallèlement à l'autre bord (2c) de la bobine; on recommence l'opération à partir de ce bord (2c) pour la dépose d'une autre couche jusqu'à l'enroulement complet. - 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait varier l'angle de dépose à partir de points d'inflexion (D) (E) paramétrables en fonction du matériau. - 3- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle de dépose évolue entre les points d'inflexion et le bord de la bobine suivant une loi qui est la même d'un côté à l'autre de la bobine pour une même couche déposée. - 4- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle de dépose évolue entre les points d'inflexion et le bord de la bobine suivant une loi qui 15 est différente d'un côté à l'autre de la bobine pour une même couche déposée. - 5- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait varier la tension d'enroulement de la bande en fonction du diamètre de l'enroulement de la bobine et en fonction de la position de la bande. - 6- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on enroule le matériau en bande à partir d'un support, la bobine étant entraînée en rotation et déplacée en translation par rapport au support à partir duquel est dévidé le matériau. -7- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen de motorisation indépendant piloté par un variateur pour l'entraînement en rotation de la bobine enroulée sur un mandrin monté sur un arbre d'enroulement; un moyen de motorisation indépendant piloté par un variateur pour le déplacement en translation de la bobine; des moyens de programmation et d'asservissement pour faire varier les angles de dépose, les angles d'inversion, la tension d'enroulement.