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CA 02572654 2007-01-03
WO 2006/005883 PCT/FR2005/050518
DISPOSITIF DE MAINTIEN D'UN FIL AU SEIN D'UN BOBINOIR
La présente invention est relative à un dispositif permettant d'assurer
l'étirage et l'enroulement de fils de matière organique ou minérale,
notamment de verre. Elle vise plus particulièrement un dispositif de maintien
d'un fil au sein d'un bobinoir.
On rappelle que la fabrication de fils de verre de renforcement résulte
d'un processus industriel complexe qui consiste à obtenir des fils à partir de
filets de verre fondu s'écoulant au travers des orifices de filières. Ces
filets
sont étirés sous forme de filaments continus, puis ces filaments sont
rassemblés en fils de base, lesquels fils sont ensuite collectés sous forme de
bobine.
Au sens de l'invention, les bobines se présentent sous forme
d'enroulements à flancs droits ou sous la forme d'enroulements cylindriques.
La mise sous forme de bobine est réalisée à l'aide de bobinoirs, qui
comme leur nom l'indique, sont chargés d'enrouler à très haute vitesse
(environ 10 à 50 mètres par seconde) les fils de verre qui ont été
préalablement ensimés.
Ces bobinoirs assurent l'étirage et l'enroulement de ces filaments et
les paramètres de fonctionnement de ces bobinoirs conditionnent avec ceux
de la filière les caractéristiques dimensionnelles du fil, notamment le titre
exprimé en tex (le tex étant le poids en grammes de 1000 mètres de fibres ou
fils).
Ainsi, pour garantir un titre constant du fil durant toute la phase
d'élaboration de la bobine malgré l'augmentation de son diamètre, la vitesse
de l'organe d'enroulement du bobinoir est asservie de manière à assurer une
vitesse linéaire d'enroulement du fil constante bien que sa vitesse angulaire
varie, cet asservissement de vitesse étant réalisé en faisant diminuer la
vitesse de rotation de la broche qui supporte la bobine en fonction de
l'augmentation de son diamètre.
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Un autre paramètre important qui conditionne l'obtention d'une bobine
de qualité optimale consiste dans son aptitude à être facilement déroulé, sans
présence de boucles, de noeuds parasites, avec limitation des frottements.
Pour ce faire, il est nécessaire que la précision du dépôt résultant
d'une répartition axiale des fils bobinés en direct sur la broche rotative
soit
optimale. A cette fin, le bobinoir est pourvu d'un ou plusieurs guides fils
qui
assurent la répartition axiale des fils le long d'une ou de plusieurs bobines
par
un mouvement de va et vient synchronisé avec la rotation de la broche, ce
guide fil ou ces guides fils font partie d'un sous-ensemble du bobinoir que
l'on
appelle généralement dispositif d'encroisure.
Ce dispositif d'encroisure est monté sur un support mobile permettant
son repositionnement permanent au cours du bobinage, parallèlement à l'axe
de broche, pour lui permettre de conserver une certaine distance entre le ou
les guides fils et la surface cylindrique externe de la ou des bobines dont le
diamètre évolue tout au long de sa ou de leur construction.
Les bobinoirs connus sont essentiellement constitués d'un châssis
généralement positionné en dessous d'une filière, ce châssis supportant le
dispositif d'encroisure et au moins une broche mobile en rotation, cette
broche étant adaptée d'une part, pour générer la bobine et d'autre part, pour
supporter cette dernière.
Classiquement un dispositif d'encroisure comporte un organe conformé
en un curseur mobile linéairement au sein d'une gorge, ce curseur mobile
permet de positionner le fil sur la broche en rotation, le mouvement imprimé
par le curseur consistant essentiellement en un mouvement d'oscillations ou
de battements uniquement sur une longueur de la bobine.
Pour obtenir un enroulement le curseur est monté mobile selon un
mouvement de va et vient en translation sur un arbre solidaire du châssis et
parallèle à l'axe de la broche, ce deuxième mouvement de translation
permettant ainsi de couvrir la longueur de la bobine.
On comprend que pour décrire la totalité de la longueur de la bobine,
le fil se déplace, à partir d'un point sensiblement immobile globalement situé
en aval de la filière appelé point de rassemblement, dans un triangle dont
l'ouverture embrasse sensiblement la longueur totale de la bobine.
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L'étendue de la gamme de fabrication conduit dans certains cas à
rencontrer des vibrations des fils qui peuvent battre entre les 2 points de
stabilité situées d'une part au niveau du point de rassemblement et du point
de dépose sur la bobine, cette vibration ou ce battement pouvant occasionner
une échappée du fil en dehors du dispositif d'encroisure et donc conduire à un
arrêt de la phase d'enroulement de la bobine avant son terme.
La présente invention vise donc à pallier ces inconvénients en
proposant un dispositif qui évite toute éjection du fil du dispositif
d'encroisure durant la phase d'enroulement de la bobine et qui améliore la
qualité, la précision de la dépose du fil malgré l'augmentation des épaisseurs
de pelotes (qui prendra toute son importance lors de la phase de séchage) et
des vitesses (lors des phases de dévidage ultérieur).
A cet effet, le bobinoir selon l'invention comprenant essentiellement
un châssis, ce châssis comportant au moins une broche adaptée pour
supporter au moins une bobine, ladite broche étant mobile en rotation autour
d'un premier axe sensiblement perpendiculaire au diamètre de la bobine de
manière à étirer et enrouler au moins un fil sous la forme d'une bobine, et au
moins un dispositif de positionnement et de guidage adapté pour positionner
et guider au moins ledit fil sur la broche en rotation, ledit dispositif
pouvant
se rapprocher ou s'écarter de la bobine au cours de son bobinage , se
caractérise en ce qu'il comporte en outre un dispositif de maintien adapté
pour maintenir ledit fil au contact dudit dispositif de positionnement et de
guidage.
Grâce à ces dispositions et notamment à la présence du dispositif de
maintien, le fil est constamment maintenu au contact du dispositif de
positionnement et de guidage, ce qui tend à supprimer tout risque d'éjection
ou de battement du fil lors de la phase de bobinage.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut
éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions
suivantes :
- le dispositif de maintien est monté mobile par rapport au châssis et
chemine entre une position de repos dans laquelle les fils se
trouvent écartés du dispositif de positionnement et de guidage et
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une position de travail dans laquelle les fils sont au contact dudit
dispositif de positionnement et de guidage,
- le dispositif de maintien est monté mobile en rotation par rapport à
un deuxième axe sensiblement parallèle au dit premier axe de
rotation,
- le dispositif de maintien comprend essentiellement une barre
supportée par un bras articulé autour du deuxième axe de rotation,
ce bras étant piloté angulairement par un dispositif d'indexation,
- le dispositif de maintien comprend également un bras rotatif
d'éjection des fils servant à sortir ces derniers du dispositif de
positionnement et de guidage pendant le transfert des fils d'une
broche à l'autre, ou pendant la relance des fils sur une broche après
une casse de ces derniers.
- le dispositif d'indexation est adapté pour modifier continûment la
position angulaire du dispositif de maintien par rapport au châssis,
en fonction de la variation du diamètre externe de la bobine de
manière à minimiser le trajet du fil entre son point de contact avec
le dispositif de positionnement et de guidage et son point de
contact en périphérie de la bobine.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au
cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à
titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints.
Sur les dessins :
- La figure 1 est une vue schématique de face d'un bobinoir selon
l'invention,
- La figure 2 est une vue de face du bobinoir faisant apparaitre le
trajet d'un fil,
- La figure 3 est une vue de côté de la figure 2,
- La figure 4 est une vue de face du bobinoir sur lequel est représenté
une variante de réalisation du dispositif de maintien dans une
première position,
- La figure 5 est similaire à la figure 4 mais avec le dispositif de
maintien dans une seconde position,
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Selon un mode préféré de réalisation d'un bobinoir 1 selon l'invention
illustré en figure 1, celui-ci comporte un châssis métallique obtenu par une
technique de mécano soudages d'éléments métalliques préalablement usinés
ou disponibles en standard dans le commerce. Ce châssis comporte
5 essentiellement une embase sensiblement rectangulaire reposant sur des
pieds judicieusement placés de manière à correspondre au gabarit ou à
l'écartement des fourches d'un transpalette ou d'un dispositif de
manutention analogue afin de faciliter l'implantation de ce bobinoir dans une
position de fibrage.
Sur cette embase est assemblée une structure fermée en partie
capotée qui est destinée à recevoir tous les composants nécessaires au
fonctionnement du bobinoir 1. A ce titre, et de manière non limitative, cette
structure fermée conformée en armoire est pourvue des dispositifs de
contrôle et de commande nécessaires aux diverses régulations des différents
organes qui seront décrits plus loin dans la présente description, de réseaux,
hydrauliques, électriques, d'air comprimé, et d'autres fluides nécessaires au
fonctionnement desdits organes.
Sur la structure fermée coopère un barillet qui fait saillie
latéralement. Ce barillet est monté mobile en rotation autour d'un axe de
rotation et est maintenu au sein d'une des parois de la structure fermée par
l'intermédiaire d'une pluralité d'organes de guidage (couronne à billes,
glissière à billes par exemple).
En effet ce barillet constitue un ensemble support de broches. Sur la
figure 1, on remarque que le barillet ne dispose que d'une seule broche 6 (on
pourrait concevoir un barillet disposant de plusieurs broches selon des
positions diamétralement opposées [s'il n'y a qu'une broche, il n'est pas
possible de faire le transfert automatique] ou au contraire un barillet
comportant au moins trois, quatre broches, voire plus, suivant
l'encombrement dont on dispose et les capacités de la filière positionnée en
amont). Au sein du bobinoir 1, le barillet permet d'amener une broche 6
préalablement déchargée et munie d'au moins une manchette vierge (au sens
de l'invention, une manchette est un support en matière plastique ou en
carton qui est destinée à recevoir la bobine de fil 8) en position de bobinage
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et une autre broche disposant de ses manchettes pleines en position de
déchargement par des rotations de 180 .
Chacune des broches solidaires du barillet constitue un ensemble
tournant adapté pour étirer et bobiner le fil sur une manchette préalablement
introduite sur la broche 6. Ce bobinage s'effectue selon un premier axe de
rotation sensiblement parallèle à l'axe de rotation du barillet par rapport à
la
structure du bâti.
Sur la figure 1, il apparait un autre élément qui est essentiel pour la
réalisation d'une bobine 8 . Il s'agit du dispositif de positionnement et de
guidage 5 du fil sur la broche. Dans cet exemple, il s'agit d'un curseur
mobile
4 au sein d'une gorge, le curseur se déplaçant linéairement suivant un
deuxième axe sensiblement parallèle au premier axe ; l'ensemble étant
monté au sein d'une cassette qui peut se rapprocher ou s'écarter de la
surface périphérique externe de la bobine au cours du bobinage de cette
dernière. Cet ensemble est communément appelé dispositif d'encroisure .
D'autres sous-ensembles nécessaires au fonctionnement du bobinoir
sont intégrés au sein du châssis.
Le bobinoir 1 comporte au moins un dispositif de maintien 2 qui est
monté mobile en rotation par rapport au châssis (point d'articulation repéré
3) et chemine entre une position de repos dans laquelle les fils sont
escamotés du dispositif de positionnement et de guidage et une position de
travail dans laquelle les fils sont au contact dudit dispositif de
positionnement
et de guidage. Ces deux positions sont visibles en figure 2(le dispositif de
maintien 2 est représenté en pointillés (position de repos), et en trait plein
(position de travail) .
Ce dispositif de maintien 2 dont la position angulaire est asservie par
un actionneur du type moteur, ce dernier étant piloté par un automate de
telle sorte que la position angulaire du dispositif de maintien varie durant
la
phase d'enroulement de la bobine.
Plus précisément encore, le pilotage du dispositif de maintien permet
d'éviter à un fil de battre ou de vibrer entre 2 points de stabilité
constitués
d'une part, par le point de rassemblement (repère A figure 1) en sortie de
filière
et d'autre part, par le point de dépose sur la bobine (repère B).
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Lors de la phase de bobinage, le dispositif de maintien introduit un
point de contact supplémentaire sur le trajet (A,B) du fil, ce point de
contact
supplémentaire repéré D (en figure 2) agit de telle sorte qu'il y existe un
engagement permanent du fil 7 au sein du dispositif d'encroisure 5 durant
toute la phase de bobinage de la bobine, ce point d'engagement étant
matérialisé par le point C en figure 2.
Le dispositif de maintien réalise un contrôle de la géométrie du trajet
des fils tout au long du bobinage, du fait de la mobilité du point de dépose
(repère B) et du point d'engagement du fil dans le guide fils (repère C), par
rapport au point fixe que représente le point de rassemblement (repère A). Ce
contrôle de la géométrie se matérialise par une distance minimum entre les
points B et C pour une bonne précision de dépose, par un angle d'engagement
optimum du fil dans le guide fil, cet angle étant illustré par le repère E
(sur la
figure 2) et étant compris dans la fourchette 9 à 150.
Dans l'exemple représenté au niveau des figures 2 et 3, le dispositif de
maintien 2 est réalisé sous la forme d'une barre tubulaire en laiton supportée
par un bras articulé autour d'un axe pivot 3 qui est entrainé en rotation par
un moteur asservie électroniquement en position, ce dernier est piloté par
l'automate qui gérera en même temps la vitesse de broche et la position de
recul de l'encroisure en fonction du diamètre de ou des bobines avec des
paramètres prédéfinie qui garantiront la qualité de la géométrie de dépose.
En variante, illustré au niveau des figures 4 et 5, on associe sur un
même support le dispositif de maintien 2 et un bras d'éjection 9 des fils 7
servant à sortir ces derniers du dispositif d'encroisure 5, soit la phase de
transfert des fils d'une broche à l'autre, ou soit lors de relance des fils
sur une
broche après une casse de ces derniers.
Le bras d'éjection 9 est conformé en une barre qui fait saillie
latéralement par rapport à une paroi latérale de la structure fermée du bâti ,
il peut occuper deux positions : une position de repos (figure 4) dans
laquelle
il est en retrait du trajet des fils 7, et une position de travail (figure 5)
dans
laquelle il maintient le fil au-dessus du nez de broche lors de la relance.
Cette position de travail du bras d'éjection est également occupée lors d'une
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opération de transfert (rotation du barillet, et passage d'une broche avec des
bobines enroulées, à une broche avec des manchettes vides).
Au fur et à mesure du bobinage (de l'accroissement de l'épaisseur de
fils au niveau de la bobine), le dispositif d'encroisure 5 s'écarte de la
surface
périphérique externe de la bobine et le dispositif de maintien garantit un
contact permanent d'un fil au niveau du point C du dispositif d'encroisure.
