Dispositif pour dévider un corps souple allongé
Dans différents domaines de la technique, on désire souvent dévider un corps allongé souple enroulé sur un support rotatif, de façon que la tension à laquelle ce corps est soumis reste constante. Il faut notamment que la tension du corps ne soit pas influencée par des variations de la vitesse de déroulement, ni par la variation du diamètre de l'enroulement sur le support rotatif, diamètre qui diminue continuellement au cours du évidement du corps.
Les dispositifs simples permettant un déroulement à tension sensiblement constante comprennent un bras agissant sur un frein du support rotatif, le corps dévidé passant sur un galet ou sur une roue, porté par l'extré- mité libre de ce bras, de façon que ce bras soit déplacé plus ou moins suivant la tension du corps. Le frein est maintenu serré par un ressort, ou analogue, et la tension du corps dévidé agit de façon à desserrer le frein contre l'action du ressort. Dès que la tension du corps tombe au-dessous d'une valeur déterminée, le frein se resserre, tandis que si la tension devient trop grande, le frein est desserré. De tels dispositifs sont, par exemple, utilisés sur les dévideuses pour les machines à faire des bobinages électriques.
Dans ces dispositifs, une variation du freinage du support rotatif est commandée par la variation de la tension du corps, de telle sorte qu'on n'obtiendrait pas une tension constante du corps dévidé.
Pour obtenir une tension constante, on a développé des dispositifs beaucoup plus compliqués, comprenant des montages électroniques, qui donnent d'excellents résultats, mais qui sont aussi très coûteux.
La présente invention a pour objet un dispositif très simple qui permet d'obtenir une tension pratiquement constante pour le corps qui est dévidé d'un support rotatif.
L'invention a pour objet un dispositif pour dévider un corps souple allongé, enroulé sur un support rotatif, le corps quittant le support agissant sur un bras dont les déplacements influencent un frein de retenue du support rotatif pour rendre la tension du corps sensiblement constante. Ce dispositif est caractérisé en ce que le bras est disposé de façon à être soumis à une force qui dépend du rayon de l'enroulement sur le support rotatif, cette force étant transmise au frein.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe partielle de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est un schéma de principe illustrant le fonctionnement du dispositif selon la fig. 1.
En référence à la fig. 1, le dispositif comprend un bâti formé de deux plaques 1 et 2 parallèles et reliées l'une à l'autre par des entretoises 3. Le corps à dévider est un rouleau de papier 4, porté par un arbre 5 tournant dans deux paliers 6, respectivement 7, portés par les plaques 1 et 2.
Le papier est dévidé du rouleau 4 sous la forme d'un ruban 8 passant sur un rouleau 9. Ce ruban de papier est tiré par un dispositif, non représenté, alimentant une machine qui peut être, par exemple, une machine à former des rouleaux constitués par plusieurs rubans superposés, ou encore une machine pour débiter le papier en feuilles.
Le rouleau 9 est monté pivotant sur une tige 10 coudée et articulée en 11 et 12 sur les plaques 1, 2. Une partie 13 de la tige 10 constitue un bras dont la position dépend de celle du rouleau 9. Ce bras 13 est angulairement solidaire d'un bras 14 agissant sur un élément 15 de réglage de la force de freinage d'un frein 16.
Ce frein 16 est un frein à disque, bien connu en luimême, dans lequel un disque 17, fixé à l'extrémité de l'arbre 5, passe dans une fente d'une pièce 18 qui com prend deux patins, non représentés à la fig. 1, soumis à l'action d'un fluide hydraulique pour exercer sur le disque 17 la force de serrage désirée.
Le bloc 18 est monté coulissant sur une tige 19, et sa position peut être réglée dans un sens parallèle à l'axe du rouleau 4 au moyen d'une vis 20 portant une tête de manoeuvre 21. Ainsi, en agissant sur la position du frein 16, on peut régler avec une grande précision la position axiale du rouleau 4.
La fig. 2 montre le schéma du circuit de commande hydraulique du frein 16. Ce circuit comprend un premier cylindre 22, communiquant par une conduite 23 avec un deuxième cylindre 24. Le cylindre 22 est fermé par un piston 25 qui exerce une pression constante sur le liquide remplissant les cylindres 22 et 24 et la conduite 23 sous l'effet d'un poids 26 accroché à l'extrémité d'un levier 27 agissant sur le piston 25. La pression régnant dans le cylindre 24 est transmise dans un troisième cylindre 28 par l'intermédiaire d'un piston double 29. Le liquide soumis à la pression du piston 29 exerce une force sur un patin 30 coulissant dans un cylindre du bloc 18. A cet effet, ce cylindre 30 est relié au cylindre 28 par une conduite 31 qui communique encore avec un cylindre 32 fermé par un piston 33 déplaçable au moyen d'une vis 34.
Le piston double 29 est relié à l'extrémité du bras 14 qui est solidaire du bras 13 portant le rouleau 9. L'axe de ce rouleau 9 est disposé sensiblement sur une droite reliant l'axe d'articulation 12 du bras 13 et l'axe du rouleau 4.
La disposition décrite permet d'obtenir une tension constante du ruban 8 de papier lorsqu'il est dévidé du rouleau 4, comme cela ressort des considérations qui suivent :
Les forces qui agissent sur le piston 29 sont les suivantes :
1. La force F, due à la pression exercée par le piston 25, pousse le piston 29 vers la droite, à la fig. 2.
2. La résultante des forces exercées par le ruban 8 sur le galet 9 est transmise au piston 29 par le levier 13, 14, dont la longueur des bras est désignée par b et a.
La tension du ruban 8 est représentée par X. La distance entre l'axe 5 et celui du galet 9 est égale à c.
La force exercée par le bras 14 sur le piston 29 est opposÚe Ó celle due Ó la pression du piston 25 et vaut: X(cos α- r/@)b/@ o¯ r' = r-s (1)
c a s étant le rayon du rouleau 9.
Ainsi, la force résultante Y agissant sur le piston 29 vaut :
Y = F-X (cos a (2)
c a
Le couple de freinage M est proportionnel à Y et à la distance d qui désigne la distance radiale entre l'axe 5 et la garniture du frein 16. Ce couple vaut : M = KYd où K est une constante dépendant du type de frein utilisé, des dimensions des pistons, du coefficient de frottement du frein, etc.
Le couple de freinage est égal au couple exercé sur l'axe 5 par la tension X du ruban sur le rouleau 4 du rayon r, ce qui donne la relation :
EMI2.1
En transformant l'équation (3) pour obtenir X, on trouve :
EMI2.2
Dans l'équation (4), la seule variable est r, de sorte qu'on peut obtenir que la tension X reste constante si on annule le facteur de r, soit
1 ¯ Kb = 0. (5)
d ac
Il faut donc construire le dispositif de façon que -K.
(6)
b c
Lorsque la condition (6) est remplie, l'équation (4) devient :
X = K d/c F/,cos α + s (7) c ou encore :
X= a F (8) cosa+-
c
On voit ainsi qu'il suffit de fixer la force initiale F, due à la pression du piston 25 pour déterminer la tension X que l'on désire obtenir sur le ruban 8 qui est dévidé du rouleau 4. Pour le reste, la variation du rayon du rouleau 4 commande automatiquement les modifications à apporter au freinage pour maintenir constante la tension X du ruban. En raison de la très faible élasticité de la commande hydraulique, les forces agissant sur le rouleau 9 sont transmises au double piston 29 sans que le rouleau 9 se déplace de façon sensible.
Si l'usure qui se produit à la longue dans le frein 16 entraîne un trop grand déplacement du rouleau 9 par rapport à sa position idéale, il est facile de ramener le rouleau dans la position voulue en serrant la vis 34.
La construction décrite peut d'ailleurs être modifiée facilement pour que les déplacements du galet 9 n'aient pratiquement pas d'influence sur la tension X du ruban.
Il suffit, en effet, d'une part, de disposer le point de pivotement du levier 13, 14 sur l'axe de l'arbre 5 et, d'autre part, de placer le galet 35 de manière que l'angle a soit nul. De cette façon, l'angle que fait avec le levier le ruban 8 provenant du rouleau 4 restera constant puisque le point d'articulation du levier correspond avec l'axe du rouleau 4. De plus, les déplacements de quelque importance du galet 9 ne produisent qu'une variation minime de l'angle a. Les efforts exercés sur le levier ainsi disposé seront donc, dans une grande mesure, indépen- dants de la position de ce levier.
II est bien entendu que le principe du dispositif décrit peut être appliqué à différents domaines techniques. Son emploi paraît particulièrement indiqué dans le cas des bobinages pour fils électriques ou pour fils textiles, ainsi que pour le freinage des rouleaux de papier dans les presses d'imprimerie.
On peut évidemment apporter des modifications au dispositif décrit, et en particulier on peut remplacer le piston double par deux soufflets formés par des tubes élastiques et reliés au bras 14. Par un choix approprié des dimensions de l'ensemble et des distances a, b et c, il est possible d'obtenir une correspondance simple entre la pression dans le cylindre 22 et la force de traction à exercer sur la feuille 8. On peut, par exemple, obtenir que pour une pression de 1 kg/cm , la force de traction sur le ruban 8 soit de 1 kg.
En variante, on pourrait obtenir le même résultat en utilisant un dispositif de freinage comprenant deux freins dont l'un serait réglé de façon à fournir une force de freinage constante, tandis que l'autre serait relié au rouleau 9 pour fournir une force de freinage proportionnelle à la résultante des forces agissant sur le rouleau 9.
La pression constante exercée sur une face du piston 29 par le liquide soumis à la charge 26 pourrait, bien entendu, être également obtenue mécaniquement par un ressort agissant directement sur le piston 29. Il y a d'ailleurs lieu de remarquer que dans ce cas, comme dans celui représenté au dessin, la force due à la tension du ruban est opposée à la force constante, ce qui est très avantageux pour obtenir une bonne compensation des effets dynamiques. En effet, si la traction exercée sur le ruban 8 cesse brusquement, la tension de ce ruban devient nulle, et toute la force constante agissant sur le piston 29 devient disponible pour assurer le freinage du rouleau 4. Celui-ci est ainsi bloqué quasi instantanément.
Il est bien entendu que le principe de réglage pourrait aussi être réalisé avec la même efficacité en prévoyant une liaison mécanique entre le galet 9 et le frein. Ce dernier peut d'ailleurs être d'un type quelconque, et il pourrait notamment être simplement constitue par une machoire serrant directement l'arbre 5. Toutefois, il semble préférable, dans ce dernier cas, que le patin présente un sabot pénétrant dans au moins une gorge en forme de V prévue dans l'arbre 5, de façon qu'en déplaçant latéralement ce sabot, on puisse fixer en même temps la position axiale de l'arbre 5.
Dans tous les cas, il est avantageux de monter un amortisseur, de préférence hydraulique, pour s'opposer aux déplacements rapides qui pourraient être imprimés au galet 9 par des variations brusques de la tension du ruban. De telles variations se produisent, en effet, lorsque le rouleau présente un léger défaut de centrage, et il est préférable d'éviter qu'elles exercent une réaction sur le couple de freinage.