FR 2006061 A1 19691219 FR 6911101 A 19690410 69 11101 , 2006061 La présente invention concerne les appareils h bobiner à grande vitesse des produits linéaires sur des supports. Le produit bobiné peut être de la ficelle, du fil métallique câblé ou du fil textile ; sa section peut être circulaire ou non 5 circulaire. Bien que l'appareil-de.^la~,présente invention permette de bobiner des rubans ou des bandes, le produit bobiné sera appelé fil dans la description qui suit, étant, entendu que l'invention n'est pas limitée au bobinage du fil. Le support sur lequel est enroulé le fil peut être 10 une canette, une bobine, un dévidoir ou d'autres supports ayant une surface externe cylindrique ou conique et pouvant comporter une ou plusieurs joues. Le fil peut être bobiné sur de tels ■ " supports au cours de transferts impliquésdans le processus de fabrication, ou pour un bobinage final avant commercialisation. 15 Le fil peut être bobiné en couches simples, les spires étant' disposées côte à côte et jointlves et les couches successives étant bobinées bord à bord selon des directions alternées, ou encore le bobinage peut se faire en couches croisées dans lequel le fil va rapidement d'une extrémité à l'autre de la longueur 20 de bobinage en quelques spires, de manière que les spires des couches adjacentes se croisent sensiblement à angle droit et ^ forment un motif dans lequel le fil décrit sur la longueur de bobinage"une, une et demi, deux ou plusieurs boucles". Dans certains cas, le bobinage peut se faire au hazard avec un dépla-25 cernent transversal fournissant une surface approximativement droite. ■ ,• Il est souhaitable que le bobinage se fasse à grande vitesse. Il est également souhaitable que la forme du bobinage soit véritablement cylindrique ou conique, selon les cas, le 50 fil étant tendu de manière à fournir un ensemble solidement bobiné et, dans le cas où la bobine ne comporté pas de joue, avec une surface d'extrémité sensiblement plane. Il n'a jusqu'ici pas été possible de bobiner à grande vitesse un produit en couches croisées pour former un article dont la forme soit suf-35 fisamment cylindrique ou conique. En pratique, il n'est pas possible d'effectuer un bobinage en couches croisées à des vitesses dépassant 2.000 t/mn. 69 11Î01 2006061 ' Là présente invention à donc pour objet un procédé !• - ■ ' - - .. -et un appareil de bobinage du fil sur un support' dans lequel le fil est guidé et déplacé transversalement en passant à travers une fente da un guide "rotatif creux. 'L~ ' ■ 5 Selon une caractéristique essentielle de l'invention décrite en détail ci-après, la fente de guidage est formée entre les bords adjacents de forme complémentaire de deux cylindres coaxiaux creux, ayant le même diamètre externe et solidaires en rotation d'un même axe. La fente ainsi formée est constituée 10 par une"série de segments, de préférence quatre. Chaque segment est en forme d'hélice ayant le même pas èt la même extension angulaire pour les quatre segments, c^'est-à-dlre occupant 90° de la périphérie de "la forme cylindrique combinée des deux cylindres.'Le fil pénètre dans la fente en un point, passe à 15 travers l'intérieur du cylindre composite et émerge en un point sensiblement diamétralement opposé. Cette disposition permet de déplacer le fil transversalement lorsque le guide tourne ; les points d'entrée et de sortie du fil dans la fente sont sensiblement dans le' même plan, 20 à angle droit de l'axe du tambour, ce dernier e% "le support tournant autour de leurs axes respectifs avec une vitesse relative correspondant à la forme de bobinage désirée.' L'appareil de la présente invention a permi' de bobiner du fil avec une précision suffisante à des vitesse d'au 25 moins 10.000 t/mn. L'appareil permet d'ê faire varier les rapports de vitesse du support et du guide pour modifier le motif de dépôt des couches de manière à obtenir dès spireë parallèles ou des couches croisées à une; une et* demi, ou plusieurs bouoles sur la longueur de bobinage'. ' 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels s - la figuré 1 est un schéma général d'un appareil servant à effectuer des bobinages cylindriques ; 35 - la figure 2 est une vue en plan d'une forme pratique ' d'appareil à bobiner du fil correspondant au type général de la figure 1 ; BAD ORIGINAL 69 11101 3 2006061 - la figure 3 est une vue latérale du même appareil dans le sens de la flèche 3 de la figure 2. - la figure 4 est un développement de la surface cylindrique du tambour de guidage à échelle réduite ; 5 - la figure 5 est une coupe schématique du tambour de guidage selon la ligne 5-5 de la figure 6 ; - la figure 6 est une coupe schématique longitudinale du tambour de guidage selon la ligne 6-6 de la figure 5 S - la figure 7 est une représentation schématique 10 vue dans le sens de la flèche 7 sur la figure 5, illustrant le déplacement du fil pendant les quatre vingt dix premiers degrés de la rotation du tambour; - la figure 8 est une vue schématique analogue à celle de la figure 7, du tambour de guidage lorsqu'il a tourné 15 de 90° par rapport à la position de la figure 6 et indique le mouvement du fil entre 90 et 180° de la rotation du tambour. La figure 1 illustre sous une forme schématique l'appareil de bobinage de fil permettant de transférer le fil enroulé par exemple sur un support 10, sur un autre support 11. 20 Le fil 12 sort de la bobine 10, passe sur un guide 13, puis entre deux dispositifs de tension à commande électrique 14 et 15 avant d'arriver à la fente horizontale d'une plaque guidage 16 et un tambour de guidage 17. Le fil émerge du tambour de guidage pour passer sur le bord horizontal d'une autre plaque de guidage 25 18, avant d'être enroulé sur la bobine réceptrice 11. Le fil est déplacé sur la longueur de la bobine réceptrice par l'effet de guidage du tambour. Le tambour de guidage 17 et la bobine 11 sont respectivement montés sur des axes 20 et 21, entraînés dans un rapport 30 de vitesse prédéterminé par un boîtier d'engrenage 22 et un embrayage 23 commandé par un moteur primaire 24. Le tambour de guidage 17 est porté par un bras oscillant 25, sensiblement équilibré par un ressort de tension réglable 26 et dont l'oscillation est amortie par un dash-pot 27. Le fil est enroulé sur 35 la bobine 11 et lorsque le diamètre de cette dernière augmente elle s'applique contre la plaque de guidage 18 et fait pivoter le bras 25 ; la plaque de guidage reste en contact avec la surface du fil enroulé sur la bobine 11 sous l'effet de la tension du ressort 26. 69 11101 4 2006061 Il est souhaitable que la tension du fil varie au cours de l'enroulement en fonction du diamètre de bobinage ; à cette fin, un dispositif de commande 28, sensible à la rotation du bras 25, permet de faire varier la tension par l'intermédiaire des 5 dispositifs 14 et 15. Les figures 2 et 3 illustrent une forme pratique d'un enrouleur de fil à très grande vitesse. Cet appareil comporte des plaques de base -30 et 31 montées sur des supports 32. La plaque de base 30 porte le moteur primaire correspondant au 10 moteur 24 de la figure 1 et qui, dan* ce cas est un moteur électrique. La plaque de base 31 comporte deux plaques support identiques 33 et 34 parallèles entre elles et verticales et une troisième plaque support 35 parallèle aux deux autres. Un arbre moteur 36 tourillonne dans les deux plaques 33 et 34 et 15 est entraîné par une transmission à courroie constituée par une poulie 37 sur l'arbre du moteur 24, une poulie 38 sur l'arbre 36 et une courroie 39. L'embrayage 23 est monté sur l'arbre 36 de manière à lui accoupler sélectivement la poulie 38. L'arbre 21 qui 20 entraîne la bobine réceptrice 11 est lui-même entraîné par l'arbre 36 au moyen d'une transmission, constituée par un pignon 40 de l'arbre 36, engrénant avec un engrenage fou 41, monté sur un arbre 42 et qui tourillonne dans la plaque 33, ce dernier engrenage engrénant sur un engrenage 43 monté sur 25 un autre arbre 44 qui tourillonne dans les plaques 33 et 34. Le montage des engrenages 40, 41 et 43 à l'extérieur de la plaque 33* (comme illustré sur la figure 2) permet de modifier de manière simple le rapport de la transmission. L'arbre 44 entraîne l'arbre 21 par une transmission 30 à variation constante. Cette transmission comprend une poulie conique 45 clavetée sur l'arbre 44 et une autre poulie 47 conique en sens inverse et clavetée sur l'arbre 21. Une courroie plate 48 relie les deux poulies coniques 45 et 47 de manière variable selon sa position latérale sur ces dernières et la tension de 35 la courroie est commandée par un pantin & ressort 50. La poulie du pantin 50 est montée sur un chariot 51 qui peut se déplacer latéralement pour décaler la courroie et modifier le rapport de 69 11101 5 2006061 transmission entre les arbres 44 et 21. Ce chariot peut se déplacer sur une barre de guidage 52 fixée à ses extrémités dans les plaques 33 et 34. Il est ainsi possible d'entraîner l'arbre 21 à la vitesse de bobinage voulue, la vitesse d'enroulement de l'arbre 5 20 par rapport à l'arbre 21 étant déterminée principalement par le rapport du train d'engrenage 40, 41, 43, l'ajustement précis de la vitesse se faisant au moyen de la transmission variable constituée par la poulie 45, la courroie 48 et la poulie 47. L'extrémité de l'arbre 21a de l'arbre 21 est de diamètre réduit 10 pour recevoir un embrayage à friction ou similaire supportant la bobine réceptrice 11. - ■ Le mécanisme décrit jusqu'ici permet d'entraîner la broche 21 sur laquelle est montée la bobine réceptrice 11 à une vitesse prédéterminée à partir de l'arbre du moteur 24. Un 15 mécanisme permet également d'entraîner l'arbre 20 portant le tambour de guidage 17. Cet entraînement s'effectue de manière à permettre un déplacement du tambour de guidage tendant à l'éloigner ou à le rapprocher de la bobine réceptrice 11. Pour ceci l'arbre 20 est porté par deux bras 54 et 20 55 qui sont rigidement fixés à un arbre transversal 49 dont les extrémités tourillonnent dans les plaques-supports 34 et 35» Les deux bras sont réunis par deux barres 56 et 57 qui ensemble constituent la plaque de guidage 16 de la figure 1, les bords adjacents des barres étant légèrement écartés l'un de l'autre 25 pour délimiter entre eux une fente de guidage 58 pour fil. La plaque de guidage 18 est montée sur une barre 59 également portée par les deux bras 54 et 55. Un bras 60, fixé à l'arbre 49 et par conséquent solidaire des bras 5^ et 55, reçoit l'extrémité du ressort 26 30 dont l'autre extrémité estancrée dans la plaque de base 31. Un dash-pot 27 est fixé entre le bras 60 et la plaque de base 31- 1 La tension du ressort 26 est réglable, par exemple en prévoyant plusieurs trous de fixation 61, de manière que le système mobile comportant le tambour 17, les bras 54 et 55 et le bras 35 60, ainsi que les organes annexes, soient sensiblement équilibrés autour de l'arbre 49. B&p ORDINAL 69 11101 6 2006061 L'arbre 20 est entraîné à partir de l'arbre J>6 par une transmission à chaîne. Un pignon de chaîne 63 claveté sur l'arbre 36 entraîne une chaîne 64 qui circule autour d'un pignon de chaîne 65 claveté sur le prolongement de l'arbre 49. La 5 chaîne est en outre tendue par un pantin réglable 66; Une autre transmission à chaîne plus courte transmet le mouvement de l'arbre 49 à l'arbre 20 et comporte deux pignons de chaîne 67 et 68 et une chaîne 69. Le pivotement des bras 54 et 55 autour de l'arbre 49 n'entravent pas la transmission du mouvement à 10 l'arbre 20. Les machines manipulant un fil à grande vitesse ont pour limitation principale la résistance mécanique de ce dernier. Dans le cas de la bobineuse à grande vitesse décrite, les limitations résident dans une large proportion dans la 15 nature du guide déplaçant le fil transversalement, particulièrement par rapport au dispositif de tension. La tension doit être suffisante pour éviter les défauts tels que des extrémités irrégulières sur lés bobines cylindriques ou coniques, l'enroulement lâche du fil sur la bobine dont le dia-20 mètre s'accroît. D'autre part, lorsque l'on augmente la tension, les ruptures de fil deviennent plus fréquentes du fait des forces accrues engendrées dans les déplacements courts et rapides du fil, particulièrement dans les dispositifs de guidage et de tension. 25 Là forme décrite de la présente invention est par- , ticulièrement satisfaisante pour le bobinage. Cet aspect est illustré plus clairement à la figure 2 et schématiquement sur les figures 4 à 8. Comme illustré sur la figure 2, le guide est 30 constitué par une fente continue pratiquée sur la surface extérieure d'un cylindre circulaire droit. La fente peut être réalisée de manière pratique, notamment dans le cas de la forme de réalisation décrite, en étant délimitée par les bords complémentaires de deux éléments cylindriques, 71 et 72 35 sur la figure 2, dont l'ensemble constitue le tambour de guidage 17. Les deux parties cylindriques sont rendues solidaires de l'arbre 20, de manière que la fente représentéé en 73 BAD ORIGINAL 69 11101 7 2006061 soit de dimension strictement constante. La fente est constituée par plusieurs segments d'hélice raccordés. Elle peut comporter un nombre paire de segments et chaquehélice peut avoir le même pas et la même extension angulaire sur la périphérie du tambour. 5 Les hélices sont alternativement à gauche et à droite. La disposition de l'ensemble est telle que le fil peut pénétrer dans la fente en un point, passer à l'intérieur du tambour et émerger de la fente en un second point sensiblement contenu dans le même plan perpendiculaire à l'axe de rotation du tambour. De plus, 10 au cours de la rotation du tambour, les points d'entrée et de sortie du fil varient tout en restant dans un plan perpendiculaire à l'axe du tambour. Diverses formes de fentes remplissent ces conditions, mais l'on préfère la forme constituée par quatre segments héli-15 coïdaux, le fil entrant et sortant de la fente en des points sensiblement diamétralement opposés. Cette disposition est adoptée dans le mécanisme décrit et représenté et la fente est visible sur les figures 2, 4, 7 et 8. Les quatre segments 74, 75* 76 et 77 de la fente 20 occupent chacun 90° de la périphérie du cylindre. Le fil guidé par la fente 58 des barres 56 et 57 pénètre dans le tambour en un point tel que 79, passe au dessus de l'arbre central 20 et émerge en un point 78 délimité par l'intersection du bord de la plaque de guidage et de la fente du tambour. 25 Le segment 74 est line véritable hélice, comme le montre le développement de la figure 4, de sorte que le fil étant initialement au point a représenté sur la figure 7, si le tambour tourne d'incréments angulaires égaux b, £, d, e, f et _£, le fil se déplace linéairement d'incréments égaux 30 indiqués par les points b', e:', d', e', f ' et £' le long du bord supérieur de la plaque de guidage 18. Ainsi, si l'arbre tourne à une vitesse uniforme, le fil décrit un mouvement linéaire sur le bord de la plaque 18 et dans le sens de la flèche 8l. Pendant le quart de tour suivant du tambour, le 35 déplacement du fil est identique mais dans le sens de la flèche 82 correspondant auxpoints h, j_, k, 1, m et n du tambour pour lesquels le fil se déplace d'incréments successifs h',j_',k', 69 11101 2006061 1's m", et n', comme indiqué sur la figure 3« Le fil se déplace doue à une vitesse linéaire dans le sens inverse comme indiqué dans la flèche 82. Le fil est ainsi enroulé sur la bobine 11 avec une vitesse trraisv&rsalG linéaire. m La symêfcrle de la fente 7r fi.lt que K- fil quittant la fente au point 78 de la fjcurG 4; correspondant par ezeraple au point a de la figure 7 et pénètre dans le tambour au point 79 correspondant au point n de la figure 8 qui Ixii est diamétralement opposée,, Comme on le voit sur la figure 4, 3e point 10 79 est situé immédiatement derrière le point 78. Là encore;, le fil émergeant de tout autre point du tambour pénètre dans ce dernier en un point situé immédiatement derrière sur la figure 4, de sorte qu'à tout moment, le fil reste sensiblement perpendiculaire à l'axe du tambour, comme représenté sur la figure 6. 15 Cette disposition du fil à travers le tambour de guidage a une importance déterminante pour le bobinage à liaute vitesse. Bien que 1'invention ait été décrite dans le cas d'un bobinage parallèle ou cylindrique, il va de soi que le 20 mécanisme peut être adapté à des bobinages non cylindriques, par exemple coniques. La longueur de bobinage est déterminée par l'extension axiale des segments hélicoïdaux de la fente 7"5. mais le tambour de guidage peut être démonté et remplacé par un autre lorsque 1'on désire changer la longueur d1 enroulement. 25 Différents types de couches de fil peuvent être obtenus en modifiant les rapports des engrenages 40- 41 et 4j et le rapportée la transmission variable-constitué par les poulire '4';: et k'J et la courroie 48 qui permet un réglage précis de la vitesse rendant possible le bobinage serre de fils de calibres différents. 30 Les dispositifs de tension décrits avec 3c figure 1 ne sent pas représenter sit les? figures 2 et 3. Il est cependant n ssiblu. de les consnanûer en eut-rainant par- les bras 54 et 53 \m potentiomètre qui oc-amande le courent appliqué an. dispositif de tension variable 14, 35c 35 11 va de soi que 1'invention décrite est susceptible de nc-irhrc-vses modifications ou applications sans . de sou cadre. BAD ORIGINAL 69 11101 2006061 REVENDICATIONS 1 - Appareil à bobiner sur un support, notamment du fil sur une bobine, caractérisé en ce qu'il comprend un dispo- ^ sitif de guidage du fil, constitué par deux pièces présentant des surfaces cylindriques adjacentes, lesdites surfaces étant de forme complémentaire et légèrement écartées pour former une fente de guidage du fil, ladite fente étant constituée par un nombre paire de segments hélicoïdaux dont leshélices de base ont le même pas et la même extension angulaire sur la surface cylindrique, les segments successifs étant alternativement des hélices à droite et des hélices à gauche, un dispositif permettant d'entraîner en rotation lesdits éléments autour d'un axe commun, les dispositifs guidant le fil à son entrée en un premier 15 point de ladite fente et à sa sortie en un second point de ladite fente, les premier et second points étant approximativement dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. 2 - Appareil à bobiner sur un support, notamment du fil sur une bobine, caractérisé en ce qu'il comprend des dispo- 20 sitifs de guidage du fil constituéspar deux pièces cylindriques creuses de même diamètre, et disposés coaxialement de manière qu'entre leurs bords adjacents de forme complémentaire, soit ménagée une fente de guidage du fil, un support maintenant lesdites pièces fixes l'une par rapport à l'autre et permettant de 25 les entraîner en rotation simultanée, la fente comprenant un nombre paire de segments hélicoïdaux dont les hélices ont le même pas et la même extension angulaire autour de la surface cylindrique, les segments successifs étant des élices alternativement à gauche et à droite, les dispositifs de guidage 30 permettant de guider le fil à son entrée dans la fente en un premier point, pour passer à l'intérieur desdits cylindres creux et émerger de la fente en un second point, les premier et second points se déplaçant longitudinalement par rapport à l'axe de rotation des éléments et étant à tin instant donné 35 de la rotation dans un plan sensiblement perpendiculaire audit axe. 3 - Appareil selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les premier et second point sont approximativement sur un diamètre du ou des cylindres. BAD ORIGINAL 69 11101 10 2006061 4 - Appareil selon X'-une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la fente comporte quatre segments. 5 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des dispositifs 5 commandant la tension du fil arrivant sur lesdits dispositifs de guidage et un système permettant de régler automatiquement la tension du fil en fonction du diamètre externe de la bobine réceptrice. 6 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de guidage sur le bord de laquelle s'applique le fil avant d'être enroulé sur une bobine réceptrice. 7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la plaque de guidage est montée élastiquement par rapport 15 à la bobine réceptrice et en ce qu'elle est sollicitée contre la surface du fil enroulé sur la bobine. 8 - Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ee que le dispositif de guidage et la plaque de guidage sont solidaires et montés élastiquement. 20 9 - Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de guidage et la plaque de guidage sont portés par des bras équilibrés. fAD ORIGUNAL