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WO 96121764 PCT/FR96~'~0
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Dlspositif d'actionnement alternatif
et aiguilleteuse ainsi équipée
D~SCRIPTION
t La présente invention concerne un dispositif
d'actionnement alternatif pour aiguilleteuse.
1a présente invention concerne également une telle
aiguilleteuse ainsi équipée, servant à consolider
mécaniquement une nappe de ~ibres issue par exemple d'un
étaleur nappeur.
Les aiguilleteuses connues comportent un support
appelé planche sur lequel sont ixées des aiguilles. Des
dispositifs d'actionn~m~nt alternatif à bielles et
manivelles, communiquent à la planche un mouvement
alternati~ afin que les aiguilles traversent la nappe de
15 ~ibre à une cadence pouvant aller en production de l000
à 2000 coups par minute.
Des dispositifs complémentaires permettent également
de réguler le flux de ~ibres entrant et sortant de la
machine avec ou sans étirage et à des vitesses choisies
20 en fonction de la cadence de frappe en nombre de coups
par minute, équivalent du nombre de mouvements
alternatifs des aiguilles par minute.
Le DE-A-l 660 778 décrit un dispositif
d'actionnement dans lequel un vilebrequin supporte par
25 quatre paliers entraîne la planche à aiguilles en
mouvement alternatif par l'intermédiaire de deux
bielles. Il est représente un palier de part et d'autre
de chaque bielle, d'une manière schematique et sans
description correspondante.
Le DE-A-2 lll 496 decrit des vilebrequins successifs
disposés le long d'une poutre supérieure de
l'aiguilleteuse. Chaque extrémité de vilebrequin est
supportée par un palier. Dans une autre disposition, les
vilebrequins, parallèles au lieu d'être alignés, sont
disposés transversalement à la poutre. Compte-tenu de la
largeur limitée de la poutre, les paliers sont ramenés
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vers le milieu et se trouvent ainsi positionnés entre un
moyen d'équilibrage central et chaque excentrique
d'actionnement des bielles.
Ces dispositifs connus fonctionnent à l'air libre et
5 sont lubrifies à la graisse.
On connaît encore des dispositifs d'actionnement
montes dans un carter etanche et lubrifies à l'huile.
Dans ce cas le vilebrequin, oriente suivant la largeur
de la nappe à aiguilleter, est supporte en rotation par
0 deux paliers montes dans des ouvertures prévues dans
deux parois d'extrémité opposées du carter. Entre les
deux paliers, le vilebrequin comporte deux excentriques
formant manivelle et reliés chacun à une bielle
d'actionnement, et supporte des moyens d'équilibrage du
15 type à inertie et/ou à contrepoids. A travers chacun des
paliers, le vilebrequin sort du carter pour être relié à
une source motrice et/ou à un autre vilebrequin coaxial,
appartenant à un autre dispositif d'actionnement.
Les dispositifs d'actionnement connus sont soumis à
20 de fortes charges alternées, génératrices de vibrations
dangereuses et de bruit. La force nécessaire pour faire
pénétrer les aiguilles dans la nappe est importante.
Ceci conduit à dimensionner généreusement les pièces
mobiles des dispositi~s d'actionnement alternatif. Il en
25 résulte que des forces d'inertie importantes s'ajoutent
à la force intermittente de pénétration et d'extraction
des aiguilles, et que les dispositifs d'actio~nem~nt en
va et vient sont soumis à des substantielles contraintes
et déformations mécaniques. En definitive, on doit
limiter la cadence de frappe.
Le but de l'invention est d'accroître la cadence de
frappe permise aux aiguilleteuses et/ou de reduire les
effets nefastes des charges alternees pour une cadence
donnee.
Suivant un premier aspect de l'invention, le
dispositif d'ac~ionnement pour aiguilleteuse comprenant
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un carter dans lequel au moins un vilebrequin est
supporte en rotation par au moins deux paliers, le
vilebrequin comportant deux excentriques à chacun
desquels est articulée l'une des extrémités d'une bielle
destinée à être reliée par son autre extrémité, au moins
indirectement, à une planche à aiguilles, des moyens
d'équilibrage etant en outre fixes au vilebrequin, est
caractérisé en ce que les deux paliers sont supportés à
l'interieur du carter en une position situee axialement
o entre les deux excentriques, en ce que les moyens
d~equilibrage sont situés axialement entre les deux
paliers, et en ce que chaque excentrique est situé entre
l'un respectif des deux paliers et une paroi
périphérique du carter.
Ainsi, la distance entre les deux paliers est
réduite, et ceci reduit considérablement la déformation
en flexion du vilebrequin.
En outre, les paliers sont supportés plus près l'un
de l'autre dans le carter, ce qui augmente la rigidité
20 de leur positionnement mutuel, et par conséquent réduit
encore les déformations permises au vllebrequin. Les
supports de palier qu'il est, selon l'invention,
nécessaire de prévoir à l'intérieur du carter, peuvent
être conçus comme des renforts intérieurs pour le
carter.
En particulier, ces supports peuvent être réalisés
sous la forme de parois internes ou cloisons qui
entretoisent les parois extérieures du carter.
Grâce à l'invention, les déformation engendrées par
30 les efforts de frappe et d'inertie dans le dispositif
d'actionnement sont considérablement amoindries, la
fiabilité mécanique est accrue, les vibrations sont
moindres, et par conséquent la cadence de frappe peut
être augmentée.
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Suivant un second aspect de l'invention,
l'aiguilleteuse pour consolider mécaniquement une nappe
de fibres, comportant :
- des moyens pour faire défiler la nappe de fibre
selon un plan de défilement,
- un support de planche à aiguilles,
- des moyens d'actionnement pour actionner
mécaniquement le support de planche à aiguilles en
va et vient selon une direction transversale au
o plan de défilement,
est caractérisée en ce que les moyens d'actionne~ent
comprennent au moins un dispositif selon le premier
aspect de l'invention.
D'autres particularités et avantages de l'invention
15 ressortiront de la description ci-après, relative à des
exemples non limitatifs.
Aux dessins annexés :
- la figure 1 est une coupe schématique partielle de
face, d'une aiguilleteuse selon l'invention, la
moitié droite de la figure correspondant à une
variante ;
- la figure 2 est une vue suivant II-II de la figure
l;
- la figure 3 est une we de détail d'un palier,
avec visualisation simultanée de deux variantes ;
- la figure 4 est une vue d'un détail du
vilebrequin; et
- les figures 5 et 6 sont des vues analogues aux
figures 3 et 4 respectivement, mais relatives à
3 0 une autre famille de variantes.
L'aiguilleteuse représentée aux figures 1 et 2
comprend une table perforée 1 généralement horizontale
et une plaque de retenue 2, encore appelée "débourreur",
placée à peu pres parallelement a une certaine distance
35 au-dessus de la table 1. La table 1 et le débourreur 2
définissent entre eux un trajet dans un plan
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sensiblement horizontal pour une nappe de fibres 3. Le
débourreur 2 comprend des perforations alignées avec
celles de la table 1. A l'entree du trajet son placés
des moyens introducteurs 4 (figure 2) schematises sous
s la ~orme d'une paire de rouleaux moteurs entre lesquels
passe la nappe 3. A la sortie du trajet, la nappe 3
consolidée et compactée par aiguilletage est entraînée
par des moyens extracteurs 6 egalement schematises par
deux rouleaux moteurs entre lesquels passe la nappe.
lo Le debourreur 2 est place entre le trajet de la
nappe 3 et une série de planches à aiguilles 7. Les
planches à aiguilles 7 sont disposées en deux rangées
qui se succèdent dans le sens de défilement de la nappe
3 (~igure 2). Dans chaque rangée, les planches à
S aiguilles 7 sont alignees selon la largeur du trajet de
la nappe 3 (figure 1).
Chaque planche 7 porte du c8té du débourreur 2 un
grand nombre d'aiguilles 8 orientees perpendiculairement
au plan du trajet de la nappe 3, avec leur pointe
dirigée vers la nappe 3. Chaque aiguille est positionnee
en ~ace d'un perforation du débourreur 2 et d'une
perforation correspondante de la table 1. Chaque planche
à aiguilles 7 est fixee, du c8té opposé aux aiguilles 8,
a un support 9 lui-même lixe à 1'extremite de deux tiges
11 montees coulissantes chacune selon un axe 12
parallèle aux aiguilles 8 et perpendiculaire au plan du
trajet de la nappe 3. Les tiges 11 associées aux
planches d'une même rangee sont situees dans un même
plan perpendiculaire à la direction d'avancement des
30 ~ibres. Pour son guidage coulissant, chaque tige
coulissante 11 est guidee dans deux paliers de
coulissement coaxiaux 13 et 14, espacés axialement. Les
paliers 13 et 14 sont rendus solidaires d'un carter
étanche 16 qui sera décrit plus loin. Les paliers 13 et
35 14 comportent par exemple des bagues anti~riction 17
pour le contact avec la tige 11. Les paliers 14 sont
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suivis en direction du support 9, par des moyens non
représentés assurant étanchéité du carter autour de
chaque tige 11.
Chaque équipage mobile constitué de deux tiges
s coulissantes 11, et du support 9 et de la planche 7
associés est animé en service d'un mouvement alternati~
de va et vient selon la direction 12 entre une position
7a (figure 2) dans laquelle l'extrémité des aiguilles,
désignée dans ce cas par 8a, traverse le débourreur 2,
o la nappe 3 et la table 1, et une position de dégagement
7b dans laquelle les aiguilles 8 sont totalement
dégagées au moins de la table 1 et de la nappe 3, et
éventuellement du débourreur 2.
Pour communiquer ce mouvement de va et vient à
15 1' equipage mobile, la tige 11 est articulée par une
articulation 18 à une extrémité d'une bielle 19 dont
l'autre extrémité est reliée par une articulation 21 à
un excentrique 22 appartenant à un vilebrequin 23
entraîné en rotation par des moyens moteurs non
20 représentés.
Comme le montre la figure 1, il y a un vilebrequin
23 pour chaque support 9. Les vilebrequins 23 associés
aux supports 9 d'une même rangée sont coaxiaux et
couplés en rotation autour de leur axe commun 24 par des
25 dispositifs d'accouplement 26. Les dispositifs 26 sont
d'un type connu capable de transmett_e un fort couple de
rotation, sensiblement sans jeu angulaire autour de
l~axe 24, tout en admettant que les vilebrequins 23, au
lieu d'être strictement coaxiaux, forment un léger angle
les uns par rapport aux autres. Ainsi, chaque
vilebrequin 23 peut travailler en flexion indép~n~mm~nt
des deux vilebrequins 23 auxquels il est accouplé par
les dispositifs d'accouplement 26.
A l'une des extrémités de chaque rangée de planches
35 à aiguilles, le vilebrequin 23 correspondant est
accouplé au moins indirectement à un moteur
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d'entraînement (non représenté), et à l'autre extrémité
de la rangée, le vilebrequin 23 correspondant présente
une extrémité libre.
Il y a donc deux rangées de vilebrequins 23, une
5 pour chaque rangée de planches à aiguilles, comme cela
est illustré à la figure 2.
L'observation simultanée des figures 1 et 2 montre
que la machine comporte autant de carters 16 qu'il y a
de planches à aiguilles 7 dans l'une des rangées. Chaque
o carter 16 supporte en rotation deux vilebrequins 23 dont
les axes 24 sont parallèles et qui sont associés à deux
planches à aiguilles 7 situées côte à côte et
appartenant chacune à l'une des rangées. Chaque
vilebrequin 23 (~igure 1) porte des moyens d'équilibrage
15 27 à inertie pour stabiliser le mouvement de rotation et
éventuellement à contrepoids pour contrebalancer la
masse excentrée équivalente qui est en rotation autour
de 1'axe 24 de chaque vilebrequin. Les moyens
d'équilibrage 27 sont connus en soi.
Les carters 16 sont fixés à un bâti 28 de
l'aiguilleteuse, représenté schématiquement et
partiellement à la figure 2 et pouvant également
supporter de manière fixe ou réglable la table 1, le
débourreur 2 et les dispositi~s introducteurs 4 et
25 extracteurs 6. Chaque carter 16 est composé de deux
carters partiels 29 et 31 formant respectivement corps
et couvercle. Les carters partiels 29 et 31 sont fixé~
l'un à l~autre selon un plan de joint 32 contenant les
axes géométriques 24 des deux vilebrequins 23.
Les guides de coulissement 13 et 14 pour les tiges
coulissantes 11 sont supportés par le corps 29. Le
couvercle 31 ferme le corps 29 du côté opposé aux tiges
coulissantes 11.
Chaque vilebrequin 23 comporte deux portées
cylindriques 32 situées chacune entre 1'un respectif des
excentriques 22 et une zone centrale 33 sur laquelle
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sont e~m~nch~s les moyens d'équilibrage 27. Chaque
portée cylindrique 33 coopère avec un palier à roulement
34 respectif supporté par le carter 16. Chaque
excentrique est situé axialement entre l'un des paliers
34 du côté de l'intérieur du carter 16 et un dispositif
d'étanchéité 36 qui assure l'étanchéité entre le
vilebrequin 23 et un orifice 37 de la paroi périphérique
du carter 16, à travers lequel le vilebrequin 23 s'étend
vers l'extérieur du carter 16, jusqu'au dispositif
o d'accouplement 26 voisin. Chaque orifice 37 est défini
conjointement par les deux carters partiels 29 et 31,
qui comportent chacun un demi-alésage correspondant. Les
orifices 37 sont démunis de palier. Le carter 16 enferme
ainsi, de manière etanche, pour chacun des deux
vilebrequins 23 associés, les deux excentriques, les
deux paliers, les moyens d'équilibrage 27, les deux
bielles 19 et les deux articulations 18. L'ensemble est
lubrifié avec de l'huile retenue à l'intérieur du carter
grâce à l'étanchéité de celui-ci.
Pour supporter les paliers 34, le carter 16 comprend
des moyens de support 38. Dans l'exemple illustré par la
partie gauche du carter 16 représenté à la figure 1, qui
correspond à l'exemple visualisé à la figure 2, les
moyens de support 38 comprennent pour chaque paire de
25 paliers 34 coplanaires, une cloison 39 formée d'un seul
bloc dans le corps 29 du carter 16. La cloison 39 est
raccordée aux parois antérieure et postérieure 41 du
corps 29 ainsi qu'a la paroi de fond 42 de ce dernier,
formant ainsi entretoise de rigidification entre ces
30 parois 41 et 42.
Comme représenté plus en détail à la figure 3, la
paroi 39 comporte dans son bord libre 43 situé dans le
plan de joint 32, pour chacun des deux paliers
coplanaires 34, une échancrure semi-circulaire 44 dont
le diamètre correspond au diamètre extérieur du palier
34. Selon un premier mode de réalisation lllustré par la
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moitié gauche de la figure 3, le palier 34 est retenu
dans l'échancrure 44 par un chapeau 46 ayant une face
intérieure semi-circulaire 47 de même diamètre
s'appliquant sur le reste du pourtour du palier 34. Le
5 chapeau 46 est fixé par deux oreilles opposées 48 contre
le bord libre 43 de la cloison 39, au moyen de vis 49.
Dans une variante de réalisation représentée en
trait mixte dans la partie gauche de la ~igure 3,
l'échancrure 44, au lieu d'être portée par la cloison 39
o peut être portée par un berceau 51 s'emboîtant dans une
échancrure plus grande 52 formée dans le bord libre 43
de la cloison 39. Le berceau 51 comporte deux oreilles
opposées 53 (dont une seule est visible à la figure 3).
Chaque vis 49 traverse une oreille 48 du chapeau 46 et
une oreille correspondante 53 du berceau 51, et serre
ces deux oreilles empilées contre le bord supérieur
échancré de la cloison 39.
Selon un troisième mode de réalisation illustré à la
partie droite des figures 1 et 3, et qui ne sera décrit
que pour ses différences par rapport au premier mode de
réalisation, il y a une deuxième cloison 54 qui
appartient au couvercle 31 du carter 16. Un bord libre
56 de la cloison 54 est situé dans le plan de joint 32
de façon à être adiacent au bord libre 43 de la cloison
39 lorsque les deux carters partiels 29, 31 sont
assemblés l'un à l~autre.
Le bord 56 de la cloison 54 présente pour chacun des
deux paliers coplanaires 34 une échancrure semi-
circulaire 57 de même diamètre que l'échancrure 44 de la
cloison 39. Lorsque les deux carters partiels 29, 31
sont assemblés l'un à l'autre, l'échancrure 57 vient
correspondre avec l'échancrure 44 pour ~ormer une
lunette circulaire positionnant rigoureusement le palier
34.
Dans les représentations schématiques des figures 1
et 2, les excentriques 22 sont représentés avec une
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excentration relativement forte, pour rendre les dessins
plus clairs.
En pratique, la course de va et vient nécessaire
pour les planches à aiguilles 7 n'étant que de quelques
centimètres, une excentration beaucoup plus faible
suffit et une réalisation du type schématisé à la figure
4 est alors avantageuse. Le diamètre D1 de la portée 32
est supérieur au diamètre D2 de l'excentrique 22 de façon
que le palier 34 puisse, dans une première étape de son
o montage, atteindre la position 34a par emmanchement à
partir de l'extrémité correspondante du vilebrequin 23,
c'est à dire située du même côté des moyens
d'équilibrage 27 que le palier 34 en train d'être
installé. Pour permettre au palier 34 d'atteindre la
15 positon 34a, on prévoit par exemple, comme représenté,
que le diamètre D3 de l'extrémité du vilebrequin 23 est
suffisamment faible pour que la paroi périphérique de
l'excentrique 22 soit partout radialement débordante par
rapport à cette extrémité.
Si 1 ' excentrique 22 était directement adjacent à la
portée 32, le passage du palier 34 de la position 34a à
la position de service sur la portée 32 nécessiterait
que le diamètre Dl soit au moins égal au diamètre D2 de
l'excentrique 22 augmenté de deux fois l'excentration E
25 de l'excentrique 22. Pour que le diamètre mi n 1 mllm
nécessaire Dl pour la portée 32 puisse être inférieur à
cette valeur, il est pré w entre l'excentrique 22 et la
portée 32 une zone de transition 58 qui, dans une région
angulaire 58a, est radialement en retrait par rapport à
30 la région 22a où la périphérie de l'excentrique 22 est
la plus éloignée de l'axe 24 du vilebrequin 23.
L'encombrement radial maximal M de l'excentrique 22 et
de la région de transition 58 considérés ensemble est
inférieur au diamètre Dl de la portée 32. Ceci permet au
35 palier 34 de passer de la position 34a à une position
34b autour de la région de transition 58, dont la
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dimension axiale L est supérieure à celle du palier 34.
La région de transition 58 est par exemple réalisée sous
la forme d'un cylindre ayant par rapport à l'axe 24 une
excentration "e~ lnférieure à l'excentration "E" de
l'excentrique 22. Les excentrations "e" et ''E" sont
orientées dans la même direction radiale à partir de
l~axe 24. Le pourtour de la région de transition 58 est
partout radialement en retrait par rapport à la portée
32, de sorte que le palier 34 peut sans difficulté être
o emmanché sur la portée 32 à partir de la position 34b.
Pour éviter de créer inutilement des régions de
faiblesse sur le vilebrequin 23, la région de transition
58 a un diamètre aussi grand que possible. I1 en résulte
que la région de transition 58 présente une région
15 angulaire 58b qui est radialement en saillie par rapport
à la région 22b où la périphérie de l'excentrique 22 est
la plus proche de l'axe 24 du vilebrequin.
La zone centrale 33 du vilebrequin 23 a un diamètre
D4 supérieur à 1'encombrement radial m~lm~l N de
20 1 ' excentrique 22 et de la portée 32 considérés ensemble,
ce qui permet, avant 1'emmanchement du palier 34,
d'emmancher sans difficulté les moyens d'équilibrage 27
à partir de l'extrémité du vilebrequin 23 même si, comme
cela est représenté, la dimension axiale des moyens
25 d'équilibrage 27 est plus grande que la dimension axiale
L de la région de transition 58. Le palier 34 est retenu
axialement entre un épaulement 59 séparant la portée 32
et la zone centrale 3 3, e~ un anneau d~arrêt élastique
61.
Dans l'exemple des figures 5 et 6, qui ne sera
décrit que pour ses différences par rapport à celui des
figures 3 et 4, le palier à roulement 34 est remplacé
par un palier lisse 34 comprenant deux coussinets 64
semi-cylindriques qui peuvent être fixés l'un dans
l'échancrure 44 de la paroi 39 ou du berceau 51, l'autre
dans l'~chancrure 57 du chapeau 46 ou de la paroi 54. Le
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montage ressemble à celui des coussine~s de bielle d'un
moteur thermique à cylindres et pistons, pour la liaison
en~re les bielles et le vilebrequin du moteur. En
particulier, le montage du palier ne nécessite aucun
s emmanchement à partir des extrémités du vilebrequin.
Ainsi, la portée 32 peut, comme représenté, être
radialement en retrait par rapport à d'autres régions du
vilebrequin, situées axialement de part et d'autre de la
portée 32, sans qu'il en résulte d'impossibilité de
0 montage. La region de transition 58 est supprimée. Des
butées axiales non représentées peuvent assurer le
positionnement axial du vilebrequin 23, mais cela n'est
pas essentiel puis~u'en théorie le vilebrequin ne subit
aucune charge axiale. Comme dans l'exemple précédent, le
15 diamètre D4 de la région centrale 3 3 du vilebrequin 23
est au moins égal à l'encombrement radial maximal N que
le dispositif d'équilibrage 27 doit franchir par
emmanchement à partir de l'extrémité de l'arbre.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux
20 exemples décrits et représentés.
Dans les exemples où il n'y a qu'une seule cloison
intérieure telle que 39 pour supporter chaque palier,
cette cloison pourrait être solidaire du couvercle du
carter au lieu d'être solidaire du corps du carter comme
25 cela a été décrit.
Pour permettre le montage du palier et des moyens
d'équilibrage sans avoir recours à la solution
avantageuse décrite en référence à la figure 4, on
pourrait réaliser le vilebrequin sous la forme de deux
30 demi-vilebrequins fixés l'un à l'autre dans la région de
la zone centrale 3 3 après emmanchement du palier et du
moyen d~équilibrage à partir de la zone centrale 33, qui
aurait un diamètre au plus égal à celui de la portée 32.
On pourrait aussi, à partir d'une réalisation selon
35 la figure 4 ou la figure 6, réaliser chaque dispositif
d'équilibrage 57 en deux parties fixées l'une à l'autre
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selon un plan de joint sensiblement axial, pour éviter
la nécessité du montage par emmanchement.
Dans ce cas, le diamètre de la région centrale 33 du
vilebrequin peut être librement choisi par rapport aux
s autres diamètres du vilebrequin.
