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" Machine pour l'enroulement d'un fil ou d'une bande sous tension sur un corps cylindrique n
Les machines connues servant à enrouler un fil ou une bande métallique sous tension, sur des corps cylindriques, se composent essentiellement d'un enrouleur constitué par l'objet sur lequel le fil doit être enroulé, d'un dérouleur constitué par un tambour ou une ou des poulies à mordaches, et d'un organe tenseur agissant sur le dit fil et constitué par une poulie soumise à l'action d'un poids, d'un vérin à fluide compressible ou incompressible, ou d'un ressort.
Dans ces machines, la force nécessaire pour provoquer l'enrou- lement du fil est appliquée sur l'enrouleur, et représente une puissance égale à la tension appliquée sur le fil, multipliée par sa vitesse d'enroulement, tandis qu'une puissance de freinage, sensiblement égale à la puissance agissant sur l'enrouleur, est appliquée sur le dispositif de déroulement.
L'ensemble constitué par de telles machines est sujet à des
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à-coups et à des effets de mise en charge brusques et par consé- quent à des variations importantes dans la tension du fil, par suite du manque de synchronisme entre les mouvements d'enroulement et de déroulement. En outre, ces machines requièrent, pour leur fonctionnement, une puissance relativement importante.
La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en réalisant un dispositif susceptible de donner aux mécanismes enrouleur et dérouleur, des vitesses relatives telles que la vi- tesse d'enroulement du fil soit toujours strictement égale à sa vitesse de déroulement, de manière à obtenir la stabilité par- faite de l'organe tenseur, en éliminant les à-coups et mises en charge brusques, et maintenir, par conséquent une tension absolument constante sur le fil, sans risque de rupture de celui-ci, même si la tension exercée sur ce fil se rapproche sensiblement de sa ten- sion de rupture.
Suivant l'invention, le dispositif enrouleur et le dispositif dérouleur de la machine sont reliés entre eux par une connexion mécanique ou hydraulique, de façon à réaliser un synchronisme parfait entre les mouvements de ces deux dispositifs, la dite connexion comportant des moyens pour modifier à volonté les vi- tesses relatives les dits dispositifs enrouleur et dérouleur, en vue de permettre l'enroulement de cylindres de diamètres différents.
Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 montre schématiquement le principe de l'invention;
Fig. est une vue schématique montrant l'application de l'in- vention à une machine à fretter les tubes, à tenseur à contre-poids,
Fig. 3 est une vue schématique partielle d'une machine enrou- leuse pourvue d'un tenseur à vérin à fluide.
Comme montré en Fig. 1, l'invention consiste essentiellement à établir une connexion 4 entre les arbres 5 et 6 commandant res- pectivement les dispositifs dérouleur 7 et enrouleur 8, d'une
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machine destinée à enrouler sous tension un fil ou bande de métal 9, sur un corps cylindrique supporté par le dit dispositif enrou- leur 8.
Dans cette Fig. 1, la. connexion 4 est montrée schématiquement sous la forme d'une simple bielle, reliant des manivelles 10 et 11 fixées aux arbres 5 et 6.
Dans l'exemple de réalisation suivant la Fig. 2, qui montre l'application de. l'invention à une machine à fretter les tubes, la connexion 4 est constituée par un arbre de transmission 12, en- traîné à rotation à vitesse convenable, par un moteur 13, qui commande ainsi le mouvement du dispositif dérouleur 7 et celui du dispositif enrouleur 8.
Dans cette machine, le fil de frettage 9 sortant de la bobine 14 est pressé entre deux galets de guidage 15 et 16, sous l'ac- tion d'un ressort à tension réglable 17, et passe ensuite sur le dispositif dérouleur 7.
Celui-ci comporte, par exemple, un jeu de poulies à gorge 18, conmandé à rotation par l'arbre de transmission 12 et un jeu de poulies à gorge 19, tournant librement autour d'un arbre 'dû.
Dans ce dispositif dérouleur 7, le fil 9 passe successivement dans la gorge des différentes poulies 18 et 19 pour s'engager en- suite dans la gorge d'une poulie de tension 21 soumise à l'action d'un contrepoids 22, puis dans la gorge d'une poulie de renvoi 23, pour s'enrouler finalement sur le corps cylindrique supporté par le dispositif enrouleur 8.
L'effort de tension agissant sur la poulie 21 pourrait avan- tageusement être développé par un vérin 24 (Fig. 3) alimenté par un fluide à pression constante.
L'entraînement du fil 9 par le dérouleur 7 est assuré par l'adhérence frictionnelle de ce fil dans les gorges des poulies 18, provoquée par la tension produite sur le fil 9, sous l'action de la poulie de tension 21 et de la légère résistance au déroule- ment de ce fil, provoquée par les galets 15 et 16.
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En vue d'obtenir le synchronisme parfait entre la vitesse ' périphérique des poulies 18 du dérouleur 7, et celle du corps cy- lindrique monté sur l'enrouleur 8, l'invention prévoit d'inter- caler un variateur de vitesse 25, à manette de réglage, interposé dans la transmission 12, lequel variateur de vitesse permet de ré- gler à volonté les vitesses relatives entre le dérouleur 7 et l'en- rouleur 8,
Ce réglage est rendu indispensable du fait que les corps cy- lindriques ou tuyaux à enrouler, sont de diamètres variables et en pratique généralement différents du diamètre des poulies dérouleu- ses 18 qui reste constant en principe.
En outre, la longueur de fil à enrouler sur le corps cylindrique de l'enrouleur 8, sera sensiblement plus grande que celle débitée par le dérouleur 7, par suite de l'allongement du fil provoqué par la forte tension appliquée sur le fil 9, par la poulie de tension 21, sous l'action du contre-poids 22 ou du vérin 24.
Grâce au dispositif synchroniseur suivant l'invention, agencé entre le dérouleur 7 et l'enrouleur 8, il est possible d'obtenir une marche parfaitement régulière tant en marche normale qu'en cas de démarrage, d'accélération ou de décélération de l'ensemble. De plus, la machine peut être mise à l'arrêt à l'importe quel moment et aussi longtemps que nécessaire, sans risque de diminuer en quoi que ce soit la tension sur le fil 9.
En outre, la puissance absorbée par l'opération est minime, car elle représente uniquement la puissance correspondant à la ten- sion exercée sur le fil 9, multipliée par l'allongement de ce fil, entre la sortie du dérouleur 7 et l'entrée de l'enrouleur 8. A cet- te puissance, il faut évidemment ajouter celle nécessaire pour vaincre les résistances frictionnelles du mécanisme, comma dans toute autre machine.
Lorsque la poulie de tension de la machine est soumise à l'action du contre-poids 22, tel que montré en Fig. 2, celui-ci
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peut représenter plusieurs tonnes et est plus que tout autre sus- ceptible d'amener des variations dans la tension du fil 9, et par conséquent de provoquer la rupture de ce dernier, par suite d'a-coups et de mise en charge brusque, si un synchronisme rigou- reux n'est pas réalisé entre les mouvements d'enroulement et de déroulement de ce fil.
En effet, si l'on tient compte, par exemple, que pour le frettage de tuyaux en béton, on utilise couramment du fil tréfilé de 5 mm., dont la limite d'élasticité est de 110 à 115 Kg/mm2, et si ce fil est tendu à raison de 100 kg/mm, soit 2000 Kg. de tension sur le fil, le contre-poids de l'appareil tenseur repré- sentera 4.000 Kg. L'emploi d'un tel contrepoids serait pratique- ment impossible, sans l'utilisation du dispositif suivant la pré- sente invention.
Avec le présent dispositif, au contraire, si l'on prend la précaution de régler, dans la transmission 12, les vitesses des axes d'entrée et de sortie du variateur 25, l'appareil tenseur à contre-poids donnera pleine satisfaction.
Dans la pratique, il sera avantageux de constituer le varia- teur 25 d'une boîte de vitesses et d'un variateur de vitesse pro- prement dit, de construction appropriée quelconque.
Lors du fonctionnement de la machine, avant le démarrage, on choisit dans la boîte de vitesses la combinaison se rapprochant le plus de celle qui est nécessaire pour établir le synchronisme entre les vitesses d'enroulement et de déroulement.
Au démarrage de la machine, le contre-poids 22 ou, le vérin 24 descendra ou montera d'un mouvement lent et régulier selon que la combinaison choisie, dans le variateur 25, correspondra à une vitesse d'enroulement légèrement trop grande ou trop petite. Il suffira alors d'agir sur le variateur de vitesse proprement dit pour immobiliser le système tenseur.
Si, en seconde hypothèse, on suppose que la combinaison choisie
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dans le variateur 25 est telle qu'elle assure le synchronisme entre la vitesse denroulement et de déroulement, sans tenir compte de l'allongement du fil 9 provoqué par l'action du disposi- tif tenseur 21, 22 ou 24, et si on suppose en outre que le fil est tendu à 100 kg/mm2 et que la vitesse d'enroulement est de 100 m. par minute, ces 100 Kg. de tension par mm représentent un allongement approximatif de 500 mm. sur 100 m. de fil.
Il s'ensui- vra que pendant une minute, la longueur de fil débitée par le dispositif de déroulement sera de 100 mètres et celle absorbée par le dispositif d'enroulement sera de 100,50 m.; durant cette minute, le contre-poids descendra donc d'un mouvement lent et régulier de 500 mm. = 250 mm. Il sera facile de limiter la des-
2 cente du contre-poids 22 et de le stabiliser, en agissant sur le variateur de vitesse proprement dit.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à la forme et à la disposition des éléments de la machine telle que figurée au dessin et que de nombreuses modifications constructives pourront y être apportées sans se départir de l'esprit de l'in- vention.
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"Machine for winding a wire or a strip under tension on a cylindrical body n
Known machines for winding a wire or a metal strip under tension, on cylindrical bodies, consist essentially of a reel consisting of the object on which the wire is to be wound, of an unwinder consisting of a drum or a or jaw pulleys, and a tensioning member acting on said wire and consisting of a pulley subjected to the action of a weight, a compressible or incompressible fluid cylinder, or a spring.
In these machines, the force necessary to cause the wire to wind up is applied to the reel, and represents a power equal to the tension applied to the wire, multiplied by its winding speed, while a power of braking, substantially equal to the power acting on the reel, is applied to the unwinding device.
The assembly made up of such machines is subject to
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jerks and sudden loading effects and consequently large variations in the tension of the thread, due to the lack of synchronism between the winding and unwinding movements. In addition, these machines require, for their operation, a relatively large power.
The object of the present invention is to avoid these drawbacks by providing a device capable of giving the winding and unwinding mechanisms relative speeds such that the speed of winding the wire is always strictly equal to its unwinding speed, so to obtain the perfect stability of the tensioning member, eliminating jolts and sudden loads, and consequently to maintain an absolutely constant tension on the thread, without risk of breakage of the latter, even if the the tension exerted on this wire substantially approaches its breaking tension.
According to the invention, the winding device and the unwinding device of the machine are interconnected by a mechanical or hydraulic connection, so as to achieve perfect synchronism between the movements of these two devices, said connection comprising means for modifying will the relative speeds of said winding and unwinding devices, in order to allow the winding of cylinders of different diameters.
An exemplary embodiment of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 schematically shows the principle of the invention;
Fig. is a schematic view showing the application of the invention to a tube shrinking machine with counterweight tensioner,
Fig. 3 is a partial schematic view of a winding machine provided with a tensioner with a fluid cylinder.
As shown in Fig. 1, the invention essentially consists in establishing a connection 4 between the shafts 5 and 6 respectively controlling the unwinder 7 and rewinder 8 devices, with a
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machine intended for winding under tension a metal wire or strip 9 on a cylindrical body supported by said winding device 8.
In this Fig. 1, the. connection 4 is shown schematically in the form of a simple connecting rod, connecting cranks 10 and 11 attached to shafts 5 and 6.
In the exemplary embodiment according to FIG. 2, which shows the application of. the invention to a tube shrinking machine, the connection 4 is constituted by a transmission shaft 12, rotated at suitable speed, by a motor 13, which thus controls the movement of the unwinding device 7 and that of the device rewinder 8.
In this machine, the hooping wire 9 exiting from the spool 14 is pressed between two guide rollers 15 and 16, under the action of an adjustable tension spring 17, and then passes over the unwinding device 7.
This comprises, for example, a set of grooved pulleys 18, controlled in rotation by the transmission shaft 12 and a set of grooved pulleys 19, rotating freely around a shaft 'due.
In this unwinding device 7, the wire 9 passes successively through the groove of the various pulleys 18 and 19 to then engage in the groove of a tension pulley 21 subjected to the action of a counterweight 22, then in the groove of a return pulley 23, in order to wind up finally on the cylindrical body supported by the winding device 8.
The tension force acting on the pulley 21 could advantageously be developed by a jack 24 (FIG. 3) supplied with a fluid at constant pressure.
The wire 9 is driven by the unwinder 7 is ensured by the frictional adhesion of this wire in the grooves of the pulleys 18, caused by the tension produced on the wire 9, under the action of the tension pulley 21 and of the slight resistance to unwinding of this wire, caused by rollers 15 and 16.
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In order to obtain perfect synchronism between the peripheral speed of the pulleys 18 of the unwinder 7, and that of the cylindrical body mounted on the reel 8, the invention provides for the interposition of a speed variator 25, at adjustment lever, interposed in transmission 12, which speed variator makes it possible to adjust the relative speeds between the unwinder 7 and the rewinder 8 at will,
This adjustment is made essential because the cylindrical bodies or pipes to be wound up are of variable diameters and in practice generally different from the diameter of the unwinding pulleys 18 which remains constant in principle.
In addition, the length of wire to be wound on the cylindrical body of the reel 8 will be significantly greater than that delivered by the unwinder 7, as a result of the elongation of the wire caused by the high tension applied to the wire 9, by the tension pulley 21, under the action of the counterweight 22 or the jack 24.
Thanks to the synchronizer device according to the invention, arranged between the unwinder 7 and the reel 8, it is possible to obtain a perfectly regular operation both in normal operation and in the event of starting, acceleration or deceleration of the together. In addition, the machine can be stopped at any time and for as long as necessary, without the risk of reducing the tension on thread 9 in any way.
In addition, the power absorbed by the operation is minimal, because it only represents the power corresponding to the tension exerted on the wire 9, multiplied by the elongation of this wire, between the output of the unwinder 7 and the input. of the reel 8. To this power, it is obviously necessary to add that necessary to overcome the frictional resistances of the mechanism, as in any other machine.
When the machine tension pulley is subjected to the action of the counterweight 22, as shown in FIG. 2, this one
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can represent several tons and is more than any other likely to cause variations in the tension of the wire 9, and consequently to cause the rupture of the latter, as a result of jerking and sudden loading, if rigorous synchronism is not achieved between the winding and unwinding movements of this wire.
Indeed, if one takes into account, for example, that for the hooping of concrete pipes, one commonly uses drawn wire of 5 mm., Of which the elastic limit is from 110 to 115 Kg / mm2, and if this wire is stretched at a rate of 100 kg / mm, ie 2000 kg. of tension on the wire, the counterweight of the tensioning device will represent 4.000 kg. The use of such a counterweight would be practically impossible. , without the use of the device according to the present invention.
With the present device, on the contrary, if we take the precaution of adjusting, in transmission 12, the speeds of the input and output axes of variator 25, the counterweight tensioning apparatus will give full satisfaction.
In practice, it will be advantageous to constitute the variator 25 of a gearbox and a speed variator proper, of any suitable construction.
When the machine is in operation, before starting, the gearbox combination is chosen which most closely matches that which is necessary to establish synchronism between the winding and unwinding speeds.
When the machine starts up, the counterweight 22 or, the jack 24 will descend or rise with a slow and regular movement depending on whether the combination chosen, in the variator 25, corresponds to a winding speed slightly too high or too low . It will then be sufficient to act on the speed variator itself to immobilize the tensioning system.
If, in the second hypothesis, we assume that the chosen combination
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in the variator 25 is such that it ensures synchronism between the winding and unwinding speed, without taking into account the elongation of the wire 9 caused by the action of the tensioning device 21, 22 or 24, and if it is assumed furthermore that the wire is stretched at 100 kg / mm2 and that the winding speed is 100 m. per minute, these 100 Kg. of tension per mm represent an approximate elongation of 500 mm. over 100 m. of wire.
As a result, for one minute, the length of wire fed by the unwinding device will be 100 meters and that absorbed by the winding device will be 100.50 m .; During this minute, the counterweight will therefore descend with a slow and regular movement of 500 mm. = 250 mm. It will be easy to limit the des-
2 cent of the counterweight 22 and stabilize it by acting on the speed variator itself.
It is understood that the invention is not limited to the shape and the arrangement of the elements of the machine as shown in the drawing and that numerous constructive modifications could be made to it without departing from the spirit of the machine. invention.