Brevet FR2905685A1 — publié le 20080314

La présente invention concerne un dispositif perfectionné permettant le positionnement et le maintien d'un tube support. Dans la suite de la description, ce dispositif sera désigné par l'expression "mandrin expansible". Un tel mandrin est utilisé par exemple lors d'une opération de dévidage de l'enroulement d'un fil au cours de laquelle le mandrin est entraîné en rotation par son axe, mais il est évident qu'il pourrait également être utilisé lors d'une opération de renvidage. De tels mandrins expansibles sont utilisés sur de nombreuses machines textiles telles que les retordeuses, les assembleuses, les câbleuses... Compte-tenu de l'augmentation de vitesse de production, du poids et du diamètre des enroulements de fil provenant de filature ou du procédé amont, il est impératif d'avoir une parfaite coïncidence des axes du mandrin et du tube support de fil ainsi qu'une immobilisation parfaite de ces deux éléments l'un par rapport à l'autre, tant en cours de fonctionnement que lors de la mise en route ou de l'arrêt. De plus, un autre problème également très important est celui de la facilité de mise en place du support sur le mandrin ainsi que de son extraction. Le centrage, la coaxialité, l'immobilisation et la facilité des opérations de mise en place et d'extraction doivent être assurés malgré le fait que les tubes supportant l'enroulement de fil ont des variations de diamètre intérieur ou ne sont pas parfaitement cylindriques, notamment lorsqu'ils sont en carton. Ces problèmes sont notamment particulièrement importants lorsque ces mandrins extensibles sont destinés à recevoir des enroulements de fils de verre en provenance de filature pour les dérouler en vue d'une opération de 2905685 2 retordage. En effet, les enroulements de fils de verre, que l'on désigne parfois par le terme gâteau de verre, sont réalisés sur des tubes minces de grand diamètre, jusqu'à plus de 300 mm, réalisés en carton ou plastique souple. 5 Diverses solutions ont été proposées à ce jour pour résoudre ces problèmes. Par exemple, le brevet US3356309 propose d'utiliser un mandrin muni tangentiellement de deux palettes plates égales s'étendant sur toute la longueur du mandrin, symétriquement par rapport à son axe, de telle manière qu'après mise en place du support portant le fil sur ledit mandrin, les arêtes 10 longitudinales de ces palettes viennent sur toute leur étendue au contact des surfaces cylindriques du support, assurant ainsi une parfaite coïncidence des axes des deux éléments mandrin et support. Le brevet FR2572374 propose une solution alternative selon laquelle on prévoit à la périphérie dudit mandrin une pluralité de lamelles flexibles, 15 parallèles entre elles, s'étendant sur toute sa longueur et dont les bords libres viennent plaquer contre l'intérieur du tube support de fil. Un progrès très important pour la résolution de ces problèmes ressort de l'enseignement du brevet FR2600315 qui concerne un type de mandrin 20 d'une conception simple qui permet de faciliter la mise en place et l'enlèvement des tubes support du mandrin. On se reporte à la figure 1 qui représente un mandrin réalisé selon cette conception. D'une manière générale, ce type de mandrin est caractérisé en ce qu'il est constitué de deux manchons élémentaires (1) et (2), montés en regard l'un de l'autre sur un arbre 25 d'entraînement. Les manchons comportent des doigts périphériques (3) espacés régulièrement les uns des autres, les doigts d'un manchon prenant appui contre la surface comprise entre les doigts de l'autre manchon. Au moins l'un des manchons élémentaires est monté libre en translation sur 2905685 3 l'arbre d'entraînement et l'ensemble est soumis à l'action de moyens de poussée tendant à maintenir les deux manchons écartés l'un de l'autre, de telle sorte que les extrémités des doigts (3) tendent à s'écarter par rapport à l'axe du mandrin et à bloquer le tube support cylindrique disposé autour dudit 5 mandrin. D'autres solutions ressortent, par exemple, des brevets FR2125890, US4763850, US4842214, FR2863602, qui sont des variantes des solutions précédentes, tous caractérisés en ce que des doigts ou lamelles sont disposés 10 sur la périphérie du mandrin en combinaison avec des moyens aptes à provoquer un mouvement de ces doigts ou lamelles se traduisant par une contraction pour le chargement et le déchargement, puis une expansion radiale pour le maintient du tube support de l'enroulement. 15 Il est apparu que ces diverses solutions mettant en oeuvre des systèmes de doigts périphériques dotés de faculté de mouvements de contraction et d'expansion radiale, présentent une difficulté de chargement et des dangers pour les opérateurs dus au caractère discontinu des faces avant du mandrin expansible. Les doigts ou lamelles forment, en effet, une circonférence 20 discontinue et de multiples aspérités ou arêtes, de sorte que lorsque l'opérateur charge un nouveau tube supportant un enroulement de fil, qui peur atteindre plus de 10kg, il doit le présenter de façon parfaitement alignée et coaxiale, faute de quoi l'extrémité du tube est soumise à des chocs sur les aspérités et arêtes, ou s'engage et se coince dans les évidements, 25 endommageant le tube support ainsi que l'enroulement de fil. Cette opération est rendue particulièrement délicate du fait de l'augmentation du poids des enroulements qui tendent à ovaliser le tube 2905685 4 support lors des manutentions. Ainsi ovalisé, le tube support tend à percuter les aspérités que constitue l'extrémité des doigts ou des palettes du mandrin, particulièrement au niveau de son diamètre le plus faible. 5 De plus ces mêmes aspérités ou discontinuités peuvent présenter un risque pour les opérateurs, par exemple, si leurs mains sont coincées entre le tube et le mandrin, ou du fait de la rotation du mandrin pendant de déroulage. Pour résoudre ces différents problèmes selon la présente invention, il a 10 été conçu un perfectionnement aux mandrins expansibles du type de ceux présentant des lamelles ou des doigts périphériques assujettis à des moyens pour effectuer des mouvements destinés à la contraction ou à l'expansion radiale dudit mandrin. 15 Selon l'invention, le mandrin comporte, sur sa face tournée vers l'opérateur, un élément frontal conformé en section pour assurer la protection des extrémités des lamelles de manière à créer une zone de contact continue obturant les espaces entre les doigts et facilitant par ailleurs la mise en place du tube support. 20 Dans une forme de réalisation préférée, le mandrin expansible présente sur sa face tournée vers l'opérateur, c'est à dire sa face par laquelle s'effectuent le chargement et le déchargement, un élément frontal - dont la forme extérieure est une forme de révolution autour de 25 l'axe du mandrin extensible ; - dont le profil extérieur présente une partie arrondie et / ou sensiblement conique ; 2905685 5 - dont la face avant et la partie arrondie et /ou sensiblement conique est exempte de discontinuité et d'aspérités ; - dont le diamètre extérieur maximal est supérieur au diamètre circonscrit mesuré à l'extrémité des doigts ou lamelles du mandrin 5 expansible lorsqu'ils sont contractés, et inférieur au diamètre minimum des tubes support des enroulements diminués d'un jeu fonctionnel. Selon une forme préférée de l'invention, la partie arrondie ou 10 sensiblement conique de l'élément frontal est prolongé par une partie cylindrique ou faiblement conique dont le diamètre extérieur de la partie cylindrique ou le grand diamètre de la partie faiblement conique, est inférieur au diamètre minimum des tubes support des enroulements diminués d'un jeu fonctionnel. 15 Selon un perfectionnement de cette forme préférée, la partie cylindrique et/ ou faiblement conique présente sur toute ou partie de sa longueur des évidements dans lesquels les doigts ou palettes du mandrin peuvent s'engager et effectuer leurs mouvements destinés à la contraction ou 20 l'expansion radiale du mandrin, et des parties pleines qui obstruent au moins partiellement les espaces entre lesdits doigts ou palettes. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif et non 25 limitatif et qui est illustré par les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un mandrin expansible présentant des lamelles ou des doigts périphériques dotés de faculté de mouvements radiaux ; 2905685 6 - la figure 2 est une vue en perspective schématique d'un enroulement de fil sur son tube support tel qu'un mandrin selon l'invention est destiné à supporter ; - la figure 3 est une vue en perspective schématique d'un mandrin 5 selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en perspective schématique de l'élément frontal d'un mandrin selon l'invention ; - la figure 5 est une vue en coupe schématique de la partie frontale d'un mandrin selon l'invention ; 10 - la figure 6 est une vue en perspective schématique d'un mandrin selon l'invention avec son enroulement. La figure 1 montre à titre d'exemple nullement limitatif un mandrin expansible pour lequel s'applique la présente invention. Cette figure 15 représente un mandrin conforme aux enseignements du brevet FR2600315. L'invention peut s'appliquer à toute autre forme de mandrin expansible présentant des doigts ou lamelles dotés de faculté de mouvements radiaux tel par exemple un mandrin réalisé selon les enseignements des brevets FR2125890, US4763850, US4842214, FR2863602. 20 Le mandrin expansible présente donc une pluralité de doigts (3) placés sur sa circonférence, lesdits doigts étant dotés de faculté de mouvements destinés à la rétraction et l'expansion. Il est destiné à supporter un enroulement de fil (F) supporté par un tube (4) tel que représenté figure 2 à 25 titre d'exemple. Un système d'actionneur et/ou de ressorts non représenté et connu par l'homme de métier, permet de commander les mouvements occasionnant la rétraction des doigts (3) pour effectuer le déchargement des tubes (4) vides et le chargement de tubes (4) pleins supportant un 2905685 7 enroulement de fil (F), puis de commander l'expansion des doigts (3) pour que ceux-ci viennent au contact de l'intérieur du tube (4) et exercent une force radiale destinée à le maintenir en position. Un tel dispositif permet d'absorber une grande variation de géométrie et de diamètre intérieur du tube 5 (4), la pression des doigts (3) contribuant à remettre le tube dans une forme cylindrique et le maintenir fermement dans une position coaxiale au mandrin. Selon l'invention, le mandrin expansible présente sur sa face tournée vers l'opérateur, c'est à dire la face par laquelle s'effectue le chargement et le 10 déchargement, un élément frontal (5) dont la forme extérieure est une forme de révolution autour de l'axe du mandrin extensible. Le profil extérieur de l'élément frontal (5) présente une partie (A) arrondie et / ou sensiblement conique. La face avant et la partie arrondie et/ou sensiblement conique (A) de l'élément frontal (5) est exempt de discontinuité et d'aspérités. Le diamètre maximal (D2) de la partie arrondie et/ou sensiblement 20 conique (A) de l'élément frontal (5) est supérieur au diamètre (D1) circonscrit mesuré à l'extrémité des doigts ou lamelles (3) du mandrin expansible lorsqu'ils sont contractés, et inférieur au diamètre minimum des tubes (4) support des enroulements (F) de préférence diminué d'un jeu fonctionnel. 25 Selon une forme préférée de l'invention, la partie arrondie ou sensiblement conique (A) de l'élément frontal (5) est prolongée par une partie (B) cylindrique ou faiblement conique dont le diamètre extérieur (D2) 15 2905685 8 de la partie cylindrique (B) ou le grand diamètre de la partie légèrement conique (B), est inférieur au diamètre minimum des tubes (4) support des enroulements (F) de préférence diminué d'un jeu fonctionnel. 5 Le jeu fonctionnel entre le diamètre extérieur (D2) maximale de l'élément frontal (5) et le tubes (4) support des enroulements (F) est au moins égal à 1 mm, et de préférence compris entre 1 mm et 5 mm. Avantageusement, la partie cylindrique ou faiblement conique (B) 10 présente, sur toute ou partie de sa longueur des évidements (6) dans lesquels les doigts ou palettes (3) du mandrin peuvent s'engager et effectuer leurs mouvements destinés à la contraction ou l'expansion radiale du mandrin, et des parties pleines (7) qui obstruent au moins partiellement les discontinuités ou espaces entre lesdits doigts ou palettes (3). 15 L'élément frontal (5) peut être une pièce rapportée sur le moyeu du mandrin expansible ou sur l'un des flasques de ce mandrin ou sur une quelconque des parties de ce mandrin. 20 Avantageusement, lorsque le mandrin réalisé selon l'invention est du type de ceux réalisés selon les enseignements du brevet FR2600315, l'élément frontal (5) peut être solidaire de l'un des manchons (1) ou (2), par exemple sur le manchon (1). 25 Selon d'autres formes de réalisation l'élément frontal (5) peut être constitué par une partie du corps du mandrin ou de l'un des éléments constituant le corps du mandrin. 2905685 9 Un tel perfectionnement du mandrin est de conception particulièrement simple et présente une très grande efficacité. Il est facile à intégrer à un mandrin expansible existant. 5 La partie frontale et la partie (A) de l'élément frontal (5) située face à l'opérateur est exempte de discontinuité ou d'aspérité, ce qui supprime le risque de blessure de l'opérateur lors du chargement, par exemple en coinçant sa main entre l'enroulement et le mandrin. Cette caractéristique supprime aussi le risque de choc ou de blessure d'un opérateur due à la rotation du 10 mandrin en cours de production. La partie arrondie ou sensiblement conique (A) de l'élément frontal (5) permet de faciliter et d'accélérer considérablement l'engagement d'un tube support plein sur le mandrin, cette partie (A) guidant le tube et le 15 remettant dans une forme circulaire même s'il est sensiblement ovalisé par la manutention et par son propre poids lors de son introduction. La partie (A) en combinaison avec la partie (B) cylindrique ou faiblement conique qui la prolonge élimine tout risque d'endommager le tube 20 (4) et l'enroulement (F) par engagement et/ou coincement dans les discontinuités ou par choc sur les aspérités ou arêtes de la face avant du mandrin. De telles détériorations, qui occasionnent le rebut de l'enroulement, sont éliminées car le diamètre de la partie cylindrique ou faiblement conique (D2) de l'élément frontal (5) guide le tube au-dessus de l'extrémité des doigts 25 ou palettes, qui lorsque celles ci sont en position rétractées ont un diamètre (Dl) inférieur. 2905685 10 Bien entendu, les dimensions de l'élément frontal (5) sont, tout comme celles du mandrin lui même, déterminées en fonction du diamètre des tubes support (4). Par ailleurs, si un tel type de mandrin est particulièrement adapté pour équiper la partie dévidage d'une assembleuse-retordeuse, il 5 pourrait être envisagé d'assurer le maintien des tubes support de renvidage d'une manière similaire. Une application particulièrement avantageuse est une machine de retordage pour le fil de verre, lequel fil est alimenté sous forme 10 d'enroulement (F) sur un tube (4), ladite machine de retordage étant équipée système de déroulage comportant un mandrin expansible réalisé selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Mandrin permettant le positionnement et le maintien d'un tube (4) support d'un enroulement de fil (F) lors d'une opération de dévidage ou de renvidage durant laquelle ledit support (tube) est entraîné en rotation, et présentant des lamelles ou des doigts périphériques (3) non jointifs en délimitant des espaces, et assujettis à des moyens pour effectuer des mouvements destinés à la contraction ou l'expansion radiale dudit mandrin, caractérisé en ce qu'il comporte, sur sa face tournée vers l'opérateur, un élément frontal (5) conformé en section pour assurer la protection des extrémités des lamelles de manière à créer une zone de contact continue obturant les espaces entre les doigts et facilitant par ailleurs la mise en place du tube support. 2. Mandrin selon la revendication 1, caractérisé en que l'élément frontal présente: - une forme extérieure de révolution autour de l'axe du mandrin extensible ; - un profil extérieur avec une partie arrondie et / ou sensiblement conique(A) ; - une face avant avec la partie arrondie et/ou sensiblement conique (A), exemptes de discontinuité et d'aspérités ; - un diamètre extérieur maximal (D2) de la partie arrondie et/ou sensiblement conique (A), supérieur au diamètre circonscrit (Dl) mesuré à l'extrémité des doigts ou lamelles du mandrin expansible lorsqu'ils sont contractés, et inférieur au diamètre minimum des tubes support des enroulements diminués d'un jeu fonctionnel. 2905685 12 3. Mandrin expansible selon la revendication 2, caractérisé en que ce la partie arrondie et/ou sensiblement conique (A) est prolongée par une partie sensiblement cylindrique ou faiblement conique (B) dont le diamètre extérieur (D2) de la partie cylindrique ou le grand diamètre de la partie 5 faiblement conique est inférieur au diamètre minimum des tubes support des enroulements diminués d'un jeu fonctionnel. 4. Mandrin expansible selon la revendication 3, caractérisé en que ce la partie cylindrique ou faiblement conique (B) de l'élément frontal (5) présente des 10 évidements (6) dans lesquels les doigts ou palettes (3) du mandrin peuvent s'engager et effectuer leurs mouvements destinés à la contraction ou l'expansion radiale du mandrin, et des parties pleines qui obstruent au moins partiellement les espaces entre lesdits doigts ou palettes. 15 5. Mandrin expansible selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en que le diamètre extérieur maximal (D2) de l'élément frontal est inférieur au diamètre minimum des tubes (4) support des enroulements (F) diminué d'un jeu fonctionnel au moins égal à 1 mm et de préférence compris entre 1 et 5 mm. 20 6. Mandrin expansible selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en que l'élément frontal (5) est une pièce rapportée sur une partie dudit mandrin. 25 7. Mandrin expansible selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, présentant deux manchons (1) et (2) montés en regard l'un de l'autre sur un arbre d'entraînement, l'un des manchons au moins étant monté en translation 2905685 13 sur ledit arbre, caractérisé en que l'élément frontal (5) est solidaire de l'un des manchons (1) ou (2). 8. Mandrin expansible selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ou 7, 5 caractérisé en que l'élément frontal (5) est constitué par une partie du corps du mandrin ou de l'un des éléments constituant le corps du mandrin. 9. Machine de retordage pour un fil de verre, lequel fil est alimenté sous forme d'enroulement (F) sur un tube (4), caractérisée en ce qu'elle est 10 équipée d'un système de déroulage comportant un mandrin expansible réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.