Dispositif de freinage de bobines
La présente invention concerne un dispositif
de freinage de bobines et, en particulier, un dispositif de freinage des bobines d'une machine d'enroulement en spirale pour la production de tubes.
Il faut comprendre, néanmoins, que le dispositif de freinage suivant la présente invention peut être appliqué sur n'importe quel type de machine sur laquelle sont montres des bobines qui doivent être freinées afin de mettre sous tension l'élément filiforme qui en est déroulé.
On connaît des dispositifs de freinage de bobines de machines d'enroulement en spirale pour la production de tubes. Ces types de dispositifs de freinage connus sont du type mécanique et diffèrent suivant que la
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ou des bobines à fils multiples.
Le freinage dans les machines à bobiner à fil unique (c'est-à-dire un fil enroulé sur chaque bobine) est réalisé en montant plusieurs bobines folles sur un arbre et en les espaçant les unes des autres par des disques de freinage également fous. L'ensemble formé par les bobines individuelles et par les disques est alors pressé par des leviers au moyen d'un ressort. Ce système, qui permet des rotations relatives entre les diverses bobines, permet théoriquement de dérouler les fils des bobines coaxiales entre elles avec la même tension. Toutefois, en pratique, ce système est influencé par la gravité car lors de la rotation de la roue porte-bobines les leviers sur lesquels agit le ressort prennent des positions différentes par rapport aux bobines et font par conséquent varier cycliquement la poussée qu'ils exercent sur les bobines.
De plus, lors de l'augmentation de la vitesse des enrouleuses en spirale, la force centrifuge commence aussi à influencer négativement les ressorts en faisant varier la force exercée par ceux-ci sur les bobines, ce qui rend le réglage du ressort plus difficile. On éprouve aussi ces difficultés de réglage en fonction des variations de la charge des bobines, c'est- à-dire au cours du passage de la bobine plaine à la bobine vide.
Pour tous ces motifs, ce type de système de freinage n'assure pas en pratique le déroulement des fils des bobines avec une tension constante mais cette tension peut varier, soit de fil à fil de chaque groupe individuel de bobines coaxiales entre elles, soit entre le début et la fin d'un cycle de travail, c'està-dire entre le début du travail (bobines chargées)
et la fin du travail (bobines vides).
L'autre type de freinage connu est utilisé pour les machines équipées de bobines à fils multiples, c'est-à-dire de bobines sur lesquelles sont enroulées des mèches de plusieurs fils parallèles entre eux.
Le système de freinage pour ce type de machine peut être réglé soit par la tension exercée sur la mèche de fils parallèles soit sur la base de la charge se trouvant sur la bobine (c'est-à-dire l'épaisseur des mèches qui sont encore sur la bobine). Ces deux systèmes ont recours à un système de freinage mécanique. Le premier utilise un bras articulé pourvu d'un rouleau sur lequel circule la mèche. La tension exercée sur la mèche déplace le bras qui, par un système de leviers, augmente ou diminue la pression exercée, par un patin par exemple, sur la joue de la bobine. Ce type de freinage peut être influencé par la force centrifuge
et nécessite, dès lors, un système de rappel difficile à étalonner. De plus, du fait précisément de l'inertie du système, on ne peut garantir un freinage constant
de la mèche mais on obtient un freinage qui varie continuellement autour d'une valeur constante.
Le second type de système de freinage comprend un rouleau maintenu en contact avec la mèche enroulée sur la bobine et qui se rapproche donc toujours davantage de l'axe de celle-ci au fur et à mesure du déchargement de la bobine. En se déplaçant, le rouleau fait varier
- par un système de leviers - la force de freinage exercée par un frein sur une joue de la bobine ou bien fait varier radialement le point d'application de la force de freinage sur la joue de la bobine afin de mettre en relation le freinage et la quantité de mèche qui se trouve encore sur la bobine, c'est-à-dire le degré de chargement. Ce type de système de freinage est, lui aussi, influencé négativement par la force centrifuge en raison de l'effet de celle-ci sur les divers leviers, de sorte qu'il présente également des problèmes de réglage.
En fait, ce type de système de freinage tient uniquement compte des variations de la charge de la bobine, mais pas de la tension exercée sur le fil.
Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de freinage des bobines d'une enrouleuse en spirale qui développe une force de freinage capable de maintenir constante la tension exercée sur les fils ou sur la mèche de fils qui sont déroulés ou qui est déroulée de la bobine ou des bobines, indépendamment de la vitesse de l'enrouleuse en spirale et de la
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L'objet de la présente invention consiste en un dispositif de freinage de bobines comprenant un disque coaxial à un arbre sur lequel est montée au moins une bobine, ledit arbre étant solidaire d'une roue portebobines, caractérisé par le fait de comprendre des moyens de freinage pneumatiques.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre d'exemple, et par conséquent non limitative,
en référence aux figures des planches de dessin ciannexées dans lesquelles :
- la figure 1 montre en perspective un dispositif suivant la présente invention, certaines parties
ayant été enlevées,
- la figure 2 montre, en coupe, le dispositif tout entier et
- la figure 3 montre schématiquement un circuit de commande d'un dispositif suivant la présente invention.
Selon la conception la plus générale d'un dispositif de freinage conforme à la présente invention, ce dispositif comprend des moyens de freinage actionnés pneumatiquement ou électromagnétiquement quand, dans
ce cas, l'actionnement électromécanique est équivalent
à un actionnement pneumatique.
La figure 1 montre, en perspective, un dispositif suivant la présente invention monté sur une roue portebobines 1 d'une enrouleuse en spirale, tandis que la figure 2 montre ce même dispositif en coupe. Sur cette roue 1 se trouve au moins un arbre 2 sur lequel est chargée une bobine 3 (ou plusieurs bobines solidaires entre elles). Les arbres 2 sont de préférence à plusieurs et sont disposés par paires avec leurs axes parallèles à l'axe de rotation de la roue 1. Chaque arbre 2 est supporté par un siège 4 présent sur ladite roue 1 et chaque siège est associé à des coussinets 5. Un disque
6 est raccordé, par exemple au moyen de vis 7, à l'extrémité dudit arbre 2 opposée à l'extrémité sur laquelle est montée la bobine 3. Ces disques 6 sont
donc en porte-à-faux par rapport à la face de la roue 1 opposée à la face sur laquelle se trouvent les bobines 3. Cette roue a de préférence une structure en forme de
boite et est obtenue au moyen de tôles 8 soudées les
unes ou autres. De cette manière, on peut placer dans la roue 1 les moyens de freinage pneumatiques ou équivalents conformes à la présente invention. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, ces moyens comprennent au moins une lame déformable élastiquement munie à au moins une de ses extrémités d'un élément de freinage capable d'entrer en contact avec le disque 6 et des moyens pour déformer cette lame.
Ces lames sont de préférence au nombre de deux, c'est-à-dire une première lame 9 et une deuxième lame
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mité desquelles se trouvent des éléments de freinage, comme par exemple des pastilles 11 en un matériau
à haut coefficient de frottement tel que celui utilisé habituellement pour les freins. On peut prévoir en
outre un dispositif de rattrapage automatique de
l'usure des pastilles. Grâce à la disposition des
lames 9 et 10 sur des côtés opposés des disques 6, chaque lame peut agir simultanément sur la face de deux disques (voir la figure 2). Les moyens pour déformer
les lames 9 et 10 déformables élastiquement comprennent une chambre expansible 12 délimitée par une première paroi mobile, formée par exemple par un couvercle 13 d'un corps cylindrique 14. Cette première paroi est raccordée à la première lame 9 au moyen de deux tirants 15 munis d'une tête hexagonale 16 et d'une tige filetée 17. Ces tirants 15 fonctionnent également comme éléments de raccordement du couvercle 13 au corps cylindrique 14 vu qu'ils sont munis par exemple d'un arrêt 18, le corps cylindrique et le couvercle étant pressés l'un contre l'autre et contre ledit arrêt par
un écrou 19 vissé sur l'extrémité filetée 17 du
tirant 15'.
La chambre expansible 12 est délimitée par une seconde paroi mobile, pressant contre la seconde lame
10, qui comprend une membrane flexible 20, formée par exemple par un disque préfaçonné de tissu caoutchouté muni d'une boucle annulaire 21 dont le périmètre 22, pressé entre le couvercle 13 et le corps cylindrique
14, fonctionne aussi comme joint de la chambre expansible 12.
Ladite membrane 20 est associée à la tête 23
d'un piston et, plus particulièrement, cette tête 23 est insérée dans l'espace circulaire délimité par la boucle annulaire 21. La tige 24 du piston est raccordée de manière rigide à la deuxième lame 10, par exemple au moyen d'une plaque 25 se trouvant à l'extrémité de la tige; des éléments intermédiaires adéquats, par
exemple des douilles 26, sont intercalés entre la plaque et la lame. La plaque 25, les douilles 26 et la lame 10 sont perforées afin de permettre le passage libre d'une partie des deux tirants 15. La tige 24 est en outre coulissante par rapport à la partie supérieure 27 du corps cylindrique 14 qui est solidaire de la première paroi mobile.
La première paroi est en outre pourvue d'un orifice 28 pour l'entrée dans la chambre expansible 12 d'un fluide sous pression, comme par exemple de l'air, cet orifice étant raccordé à une tubulure adéquate 29 qui traverse la tôle 8 dans une ouverture 30. Les
moyens pour déformer élastiquement les lames 9 et 10 comprennent en outre des moyens de guidage des deux parois mobiles. Suivant une forme de réalisation particulière de la présente invention, ces moyens de guidage consistent en un tourillon 31 fixé en porte-àfaux par un pont 32 qui est fixé à son tour à la
roue 1 par des boulons 33 (on montre uniquement leur tête à la figure 1), en une perforation calibrée 34
se trouvant dans la tige 24 où on insère le tourillon
31 et en une surface de course 35, de préférence cylin- drique, délimitée par les parois externes de la tige 24 en contact avec les parois internes de la partie supérieure 27 du corps cylindrique 14.
Le pont 32 susdit constitue l'élément qui joint tout le dispositif de freinage suivant la 'présente invention à la roue porte-bobines 1. En fait, le tourillon 31, outre qu'il forme l'élément de guidage de la tige 24 du piston et indirectement - par l'intermédiaire de la surface de course 35 - l'élément de guidage du corps cylindrique 14, constitue l'élément au moyen duquel les deux lames 9 et 10 sont raccordées au pont. De fait, sur l'extrémité filetée 36 du tourillon 31 est vissé un boulon 37 qui presse la première lame. 9 contre le pont 32, le pont contre la deuxième lame 10 et cette dernière contre un rebord 38 solidaire du tourillon 31. Les lames 9 et 10 sont donc fixées au pont par leur milieu et y sont encastrées dans deux rainures (voir la figure 1) qui en empêchent la rotation quand elles agissent contre les deux
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De plus, le pont 32 a la forme d'un S dont les extrémités 40 sont inclinées par rapport à l'axe de
la partie centrale 41 du pont. De cette façon, le
pont 32 peut être séparé de la roue 1 et tourné d'un
angle supérieur à 90[deg.] afin de dégager les deux disques
6 des extrémités des lames 9 et 10 pour permettre de remplacer rapidement les pastilles sans devoir démonter
les disques 6.
Comme on le montre clairement dans les figures,
tous les éléments capables d'actionner les lames 9 et 10 sont logés à l'intérieur de la roue porte-bobines 1 et peuvent être glissés à travers une perforation 42 se trouvant sur la roue 1 entre les paires d'arbres portebobine 2.
Pour maintenir une légère pression des lames 9 et
10 sur les disques 6, même quand la machine est arrêtée, ^__ par exemple pour le remplacement des bobines 3, un
ressort hélicoïdal 43 est monté coaxialement au
tourillon 31 autour de la partie supérieure 27 du
corps cylindrique 14, qui éloigne ainsi la* plaque 25
du corps cylindrique 14 et qui serre par conséquent légèrement les deux lames 9 et 10 sur les disques 6
avec une légère précharge, indépendamment de la
présence ou non de fluide sous pression dans la chambre expansible 12.
La figure 2 montre encore le dispositif de blocage de la bobine 3 sur l'arbre porte-bobines 2. Ce dispositif comprend une perforation diamétrale 44 pratiquée à l'extrémité de l'arbre 2 dans laquelle on insère à une extrémité une sphère d'acier 45 tandis que l'autre extrémité est fermée par un couvercle 46. Dans une deuxième perforation aveugle 47, disposée le long de l'arbre et en intersection avec la perforation diamétrale
44, on insère un tambour 48 en opposition à des moyens élastiques, comme par exemple un ressort hélicoïdal 49.
Ce tambour est muni d'un siège 50 et d'une rainure
51 contre laquelle s'appuie un cylindre 52 dont la
hauteur en saillie dans la rainure 51 peut être réglée. L'extrémité contre laquelle s'appuie le cylindre 52
est pourvue d'une extension à angle droit 53. Par l'actionnement d'une manette 54, solidaire du tambour 48, celui-ci peut vaincre la résistance du ressort 49 et s'insérer complètement dans la perforation 47. Lorsque
cela a été fait, une rotation de la manette 54 provoquera l'insertion du cylindre 52 dans l'extension à angle
droit 53 de la rainure 51, de sorte que le tambour restera bloqué dans cette position. Le siège 50 se trouve alors placé au niveau de la perforation diamétrale 44 et la sphère 45 peut entrer librement dans le siège 50 tout
en n'étant plus contrainte de s'appuyer contre une échancrure à surface inclinée 55 présente sur la bobine même.
i Le fonctionnement d'un dispositif de freinage de bobines conforme à la présente invention est décrit ci-après en faisant référence aux figures 1 et 2.
L'air sous pression envoyé dans la chambre expansible 12 par la tubulure 29 agit de la même manière sur la première paroi mobile et sur la seconde en les éloignant l'une de l'autre. Par conséquent le couvercle
13, par l'intermédiaire des tirants 15, fera augmenter la pression exercée par la première lame 9 sur les disques 6 et, en même temps, la tête 23 du piston pressera par l'intermédiaire de la tige 24 sur la plaque
25 qui, à son tour, fera augmenter la pression exercée par la deuxième lame 10 sur les deux disques 6. De cette façon, on obtient une grande action de freinage des disques 6 et par conséquent aussi des bobines 3 coaxiales et solidaires des disques 6 avec une augmentation consécutive de la tension sur les fils déroulés des deux bobines.
Si l'on veut, au contraire, diminuer la tension exercée sur lesdits fils, il faudra agir de manière inverse, c'est-à-dire qu'il faudra diminuer
la pression de l'air présent dans la chambre expansible
12 pour rapprocher les deux parois mobiles et on obtiendra ainsi une diminution de l'action de freinage des deux lames 9 et 10 sur les deux disques 6.
La figure 3 représente schématiquement un exemple de circuit de commande et de réglage d'un dispositif conforme à la présente invention. On montre dans le schéma une roue porte-bobines 1 sur laquelle sont montrées uniquement deux paires de bobines 3 afin de ne pas compliquer inutilement le dessin. Il faut comprendre que le nombre de paires de bobines peut être aussi élevé que cela est compatible avec les dimensions des bobines et de la roue. On voit aussi, dans le schéma, un tube 56 dont le sens d'avancement par rapport à la roue est indiqué par la flèche signalée par la lettre A tandis que le sens de rotation de la roue est indiqué par la lettre B. De cette manière, on enroule sur le tube 56 une hélice formée par les fils présents sur les bobines 3.
La vitesse de rotation de la roue 1 et la vitesse d'avancement du tube 56 sont strictement liées entre elles par l'angle formé par la spirale 57 par rapport
à l'axe du tube 56. En diminuant la quantité de fil présent sur les bobines 3, la vitesse de rotation de celles-ci par rapport à l'arbre porte-bobines 2 augmente car chacune des bobines doit toujours fournir
- par unité de temps - la même longueur de fil qui est déroulé à partir de diamètres toujours décroissants. Néanmoins, il peut se présenter la nécessité d'augmenter le freinage sur les paires de bobines puisque la tension avec laquelle les fils sont enroulés sur le tube 56 doit être toujours constante.
Cela peut être effectué manuellement par un opérateur, par exemple en fonction des caractéristiques de la spirale enroulée sur le tube (si la tension est trop élevée, les fils pénétreront dans le matériau constituant le tube et si elle est trop basse les fils pourront même ne pas être en contact avec les surfaces du tube) en agissant par exemple sur,un clapet qui règle la pression dans le circuit pneumatique qui alimente la chambre expansible
12 (voir la figure 2) par la tubulure 29.
Au lieu d'être fait manuellement, ce réglage
peut être réalisé en asservissant la machine à un distributeur programmeur de type connu en soi dans lequel on insère un programme selon lequel est fixée
à tout moment la valeur de la pression dans le circuit pneumatique en fonction du nombre total de tours déjà exécuté par la roue 1.
De cette manière, le distributeur programmeur reçoit un signal qui est fonction du nombre total de tours déjà exécuté par la roue 1 et émet un signal de commande qui agit sur le clapet réglant la pression dans le circuit pneumatique qui alimente la chambre expansible 12 par la tubulure 29.
Le réglage peut aussi être effectué automatiquement en prévoyant un palpeur 58 adéquat sur la roue
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avant d'être enroulé(e) sur le tube 56. La position
du palpeur 58 par rapport à un point fixe, déterminé par la pression maximale ou minimale avec laquelle le fil passe sur le palpeur, peut engendrer un signal électrique qui est transféré à un distributeur de contrôle et de commande 59, par exemple au moyen d'un fil 60. Ce signal peut être intégré par un second signal (indiqué en trait interrompu sous la référence
61) engendré par un compte-tours de la roue au cas où la force centrifuge exerce une influence sur le signal engendré par le palpeur 58. De cette manière, le signal produit par le palpeur peut être soustrait à l'influence de la force centrifuge par le distributeur
59.
Au moyen d'un autre signal électrique 62, le distributeur peut commander un clapet 63 placé dans le circuit de commande pneumatique qui commande l'actionnement des lames 9 et 10 (non représentées à la figure 3) du dispositif suivant la présente invention
(indiqué schématiquement en trait interrompu sous la référence 64 à la figure 3) .
Ce clapet 63, sur la commande du distributeur
59, ne fera rien d'autre que de mettre la tubulure 29 en communication avec une source d'air comprimé 65
au cas où il faut augmenter le freinage sur les disques 6 et par conséquent sur les bobines 3, tandis qu'elle met la tubulure 29 en communication avec l'atmosphère lorsque le freinage doit être diminué. Le distributeur
���
59 règle donc la pression existant dans la chambre expansible 12 au moyen du clapet 63 et règle par conséquent le freinage des bobines 3 de façon à maintenir constante la tension des fils qui sont enroulés sur le tube 56 indépendamment de toutes les autres conditions des alentours.
Ce type de réglage peut être réalisé avec un palpeur 58 unique se trouvant sur la roue 1 qui perçoit la tension du fil ou de la mèche de fils déroulés d'une bobine unique lorsque toutes les bobines sont enveloppées de fil ou de mèche sous tension. De cette manière, un palpeur peut fournir le signal pour freiner toutes les paires de bobines se trouvant sur la roue 1 au moyen
du seul circuit représenté à la figure 3 qui agit sur tous les dispositifs suivant l'invention disposés sur
la roue. Dans d'autres conditions, ou pour d'autres utilisations, il peut être nécessaire de prévoir un palpeur pour chaque paire de bobines et, de ce fait,
le circuit illustré à la figure 3 devra être multiplié par le nombre de paires de bobines présentes sur la bobine.
Le type de circuit utilisable pour mesurer la tension sur les fils qui viennent d'être déroulés
et, par conséquent, pour agir sur le circuit pneumatique de freinage, qui a été décrit ci-avant, ne doit être considéré qu'à titre d'exemple et n'est donc pas limitatif. En fait, ce circuit peut être électrique, mécanique, électronique ou électromécanique ou encore une combinaison de ceux-ci, mais en conservant le principe de
son action sur le circuit penumatique individuel pour chacun des dispositifs suivant l'invention, ou collectif pour tous les dispositifs simultanément.
Un dispositif de freinage de bobines suivant l'invention permet d'atteindre les buts que l'on s'était assignés. En effet, le dispositif de l'invention permet de maintenir constant le freinage des bobines, en maintenant ainsi également constante la tension des
fils qui sont déroulés des bobines, indépendamment des conditions extérieures qui agissent sur la'machine.
Tout cela peut être obtenu car la force de freinage
est engendrée au moyen d'un fluide sous pression (de l'air) et ne peut, par conséquent, pas être influencée par les conditions contingentes de la machine d'enroulement en spirale (vitesse de rotation, caractères cycliques dus à la rotation ou quantité de fils se trouvant encore sur les bobines individuelles). En
effet, la pression de l'air dans le circuit pneumatique peut être lue continuellement de l'extérieur et on peut toujours agir continûment sur celle-ci depuis l'extérieur.
Si l'on asservit à la machine d'enroulement en spirale un circuit de réglage tel que celui qui a été décrit, ou n'importe quel autre type de circuit, on
peut obtenir un réglage continu du freinage des bobines prises isolément, par paires ou toutes ensemble, en fonction des applications, de manière à maintenir constante la tension des fils déroulés des bobines.
Tout cela peut être obtenu instantanément grâce à la vitesse de la réponse du circuit pneumatique, en évitant les problèmes dus au fait qu'une éventuelle inertie de
la réponse du système de freinage peut créer des oscillations de la tension autour d'une valeur donnée.
Tout cela est obtenu et, en outre, pour le type
de freinage pneumatique utilisé, également certaines solutions techniques telles que l'action de la force
de freinage des lames sur les disques perpendiculairement à la force centrifuge afin d'éliminer toute action quelconque de la seconde force sur la première.
De plus, en plaçant le dispositif de freinage avec son axe parallèle à l'axe de la roue, on obtient
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gravité sur le dispositif lors de la rotation de la roue porte-bobine n'a aucune influence sur l'action
de freinage exercée par le dispositif sur les disques.
Enfin, le fait de placer le dispositif de freinage de l'invention à l'intérieur de la roue porte-bobines
et entre des paires d'arbres porte-bobines adjacentes permet de réduire les encombrements sur la roue porte-bobines, de sorte que l'on peut disposer un plus grand nombre de bobines sur celle-ci. On réduit également ainsi l'encombrement axial, de sorte que l'on rend plus compactes axialement les machines d'enroulement
en spirale qui utilisent deux ou plusieurs roues porte-bobines pour enrouler deux ou plusieurs couches
de renforcement sur un tube.
En outre, la présence des disques de freinage
et des éléments de freinage du dispositif sur le côté opposé au côté où se trouvent les bobines permet de réduire le porte-à-faux des bobines par rapport à la roue en diminuant par conséquent le bras des forces
de pesanteur que les bobines déchargent sur la roue porte-bobines.
Bien que l'on ait décrit et illustré une forme
de réalisation particulière d'un dispositif de freinage de bobines suivant la présente invention, il est
entendu que toutes les variantes possibles accessibles
à un technicien de la branche sont comprises dans la portée de l'invention.
Revendications
1. Dispositif de freinage de bobines comprenant
un disque coaxial à un arbre sur lequel est montée au
moins une bobine, ledit arbre étant solidaire d'une
roue porte-bobines, caractérisé par le fait de comprendre des moyens de freinage pneumatiques.
Coil braking device
The present invention relates to a device
for braking coils and, in particular, a device for braking the coils of a spiral winding machine for the production of tubes.
It should be understood, however, that the braking device according to the present invention can be applied to any type of machine on which coils are shown which must be braked in order to energize the threadlike element which is unwound therefrom.
Braking devices are known for coils of spiral winding machines for the production of tubes. These types of known braking devices are of the mechanical type and differ depending on whether the
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or multi-wire coils.
Braking in single-wire winding machines (i.e. a wire wound on each reel) is achieved by mounting several crazy coils on a shaft and spacing them from each other by equally crazy brake discs . The assembly formed by the individual coils and by the discs is then pressed by levers by means of a spring. This system, which allows relative rotations between the various coils, theoretically makes it possible to unwind the wires of the coaxial coils together with the same tension. However, in practice, this system is influenced by gravity because during the rotation of the reel-carrying wheel the levers on which the spring acts take different positions relative to the reels and consequently cause the thrust which they exert to vary cyclically. on the coils.
In addition, when increasing the speed of the spiral winders, the centrifugal force also begins to negatively influence the springs by varying the force exerted by them on the coils, which makes adjustment of the spring more difficult. These adjustment difficulties are also experienced as a function of variations in the load of the coils, that is to say during the transition from the plain coil to the empty coil.
For all these reasons, this type of braking system does not in practice ensure the unwinding of the wires of the coils with a constant tension but this tension can vary, either from wire to wire from each individual group of coaxial coils between them, or between the start and end of a work cycle, i.e. between the start of work (loaded reels)
and the end of work (empty coils).
The other known type of braking is used for machines equipped with multi-wire coils, that is to say coils on which are wicks of several wires parallel to each other.
The braking system for this type of machine can be adjusted either by the tension exerted on the wick of parallel wires or on the basis of the load on the coil (i.e. the thickness of the wicks which are still on the reel). These two systems use a mechanical braking system. The first uses an articulated arm provided with a roller on which the wick circulates. The tension exerted on the wick moves the arm which, by a system of levers, increases or decreases the pressure exerted, by a pad for example, on the cheek of the spool. This type of braking can be influenced by centrifugal force
and therefore requires a reminder system that is difficult to calibrate. In addition, precisely because of the inertia of the system, we cannot guarantee constant braking
of the wick but a braking is obtained which varies continuously around a constant value.
The second type of braking system comprises a roller kept in contact with the wick wound on the reel and which therefore always approaches the axis of the latter as the reel is unloaded. As it moves, the roller varies
- by a system of levers - the braking force exerted by a brake on one side of the coil or else radially varies the point of application of the braking force on the side of the coil in order to relate the braking and the amount of wick still on the spool, i.e. the degree of loading. This type of braking system is also negatively influenced by the centrifugal force due to the effect of this on the various levers, so that it also presents adjustment problems.
In fact, this type of braking system only takes into account variations in the load on the coil, but not the tension on the wire.
The object of the present invention is to provide a device for braking the coils of a spiral winder which develops a braking force capable of keeping constant the tension exerted on the threads or on the strand of threads which are unwound or which is unwound. of the spool (s), regardless of the speed of the spiral winder and the
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The object of the present invention consists of a reel braking device comprising a disc coaxial with a shaft on which is mounted at least one reel, said shaft being integral with a reel wheel, characterized by comprising means for pneumatic braking.
The present invention will be better understood on reading the detailed description given below by way of example, and therefore not limiting,
with reference to the figures of the attached drawing boards in which:
- Figure 1 shows in perspective a device according to the present invention, some parts
having been removed,
- Figure 2 shows, in section, the entire device and
- Figure 3 schematically shows a control circuit of a device according to the present invention.
According to the most general design of a braking device according to the present invention, this device comprises braking means actuated pneumatically or electromagnetically when, in
in this case, the electromechanical actuation is equivalent
pneumatic actuation.
Figure 1 shows, in perspective, a device according to the present invention mounted on a reel wheel 1 of a spiral winder, while Figure 2 shows the same device in section. On this wheel 1 is at least one shaft 2 on which a coil 3 is loaded (or several coils integral with each other). The shafts 2 are preferably in several and are arranged in pairs with their axes parallel to the axis of rotation of the wheel 1. Each shaft 2 is supported by a seat 4 present on said wheel 1 and each seat is associated with bearings 5. A disc
6 is connected, for example by means of screws 7, to the end of said shaft 2 opposite the end on which the coil 3 is mounted. These discs 6 are
therefore cantilevered with respect to the face of the wheel 1 opposite the face on which the coils 3 are located. This wheel preferably has a structure in the form of
box and is obtained by means of 8 welded sheets
one or the other. In this way, it is possible to place in the wheel 1 the pneumatic braking means or equivalent in accordance with the present invention. In a particular embodiment of the invention, these means comprise at least one elastically deformable blade provided at at least one of its ends with a braking element capable of coming into contact with the disc 6 and means for deforming this blade.
These blades are preferably two in number, that is to say a first blade 9 and a second blade
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of which there are braking elements, such as for example pads 11 made of a material
with a high coefficient of friction such as that usually used for brakes. We can plan in
in addition to an automatic adjustment device
wear of the pellets. Thanks to the arrangement of
blades 9 and 10 on opposite sides of the discs 6, each blade can act simultaneously on the face of two discs (see Figure 2). The means to distort
the elastically deformable blades 9 and 10 comprise an expandable chamber 12 delimited by a first movable wall, formed for example by a cover 13 of a cylindrical body 14. This first wall is connected to the first blade 9 by means of two tie rods 15 provided a hexagonal head 16 and a threaded rod 17. These tie rods 15 also function as elements for connecting the cover 13 to the cylindrical body 14 since they are provided for example with a stopper 18, the cylindrical body and the cover being pressed against each other and against said judgment by
a nut 19 screwed onto the threaded end 17 of the
pulling 15 '.
The expandable chamber 12 is delimited by a second movable wall, pressing against the second blade
10, which comprises a flexible membrane 20, formed for example by a prefabricated disc of rubberized fabric provided with an annular loop 21 whose perimeter 22, pressed between the cover 13 and the cylindrical body
14, also functions as a seal for the expandable chamber 12.
Said membrane 20 is associated with head 23
of a piston and, more particularly, this head 23 is inserted into the circular space delimited by the annular loop 21. The rod 24 of the piston is rigidly connected to the second blade 10, for example by means of a plate 25 located at the end of the rod; adequate intermediate elements, for example
example of the sockets 26, are interposed between the plate and the blade. The plate 25, the sockets 26 and the blade 10 are perforated in order to allow the free passage of part of the two tie rods 15. The rod 24 is also sliding relative to the upper part 27 of the cylindrical body 14 which is integral with the first movable wall.
The first wall is further provided with an orifice 28 for entry into the expandable chamber 12 of a pressurized fluid, such as air, this orifice being connected to a suitable tube 29 which passes through the sheet 8 in an opening 30. The
means for elastically deforming the blades 9 and 10 further comprise means for guiding the two movable walls. According to a particular embodiment of the present invention, these guide means consist of a pin 31 fixed in cantilever by a bridge 32 which is in turn fixed to the
wheel 1 by bolts 33 (only their heads are shown in figure 1), in a calibrated perforation 34
located in the rod 24 where the pin is inserted
31 and in a race surface 35, preferably cylindrical, delimited by the external walls of the rod 24 in contact with the internal walls of the upper part 27 of the cylindrical body 14.
The above-mentioned bridge 32 constitutes the element which joins the entire braking device according to the present invention to the spool-carrying wheel 1. In fact, the pin 31, in addition to forming the element for guiding the rod 24 of the piston and indirectly - via the running surface 35 - the guide element of the cylindrical body 14, constitutes the element by means of which the two blades 9 and 10 are connected to the bridge. In fact, on the threaded end 36 of the pin 31 is screwed a bolt 37 which presses the first blade. 9 against the bridge 32, the bridge against the second blade 10 and the latter against a flange 38 integral with the journal 31. The blades 9 and 10 are therefore fixed to the bridge by their middle and are embedded there in two grooves (see FIG. 1 ) which prevent rotation when they act against the two
<EMI ID = 4.1>
In addition, the bridge 32 has the shape of an S whose ends 40 are inclined relative to the axis of
the central part 41 of the bridge. In this way, the
bridge 32 can be separated from wheel 1 and rotated by
angle greater than 90 [deg.] in order to release the two discs
6 of the ends of the blades 9 and 10 to allow rapid replacement of the pellets without having to disassemble
the discs 6.
As clearly shown in the figures,
all the elements capable of actuating the blades 9 and 10 are housed inside the spool-carrying wheel 1 and can be slid through a perforation 42 located on the wheel 1 between the pairs of spool-carrying shafts 2.
To maintain a slight pressure on the blades 9 and
10 on the discs 6, even when the machine is stopped, ^ __ for example for the replacement of the coils 3, a
helical spring 43 is mounted coaxially to the
pin 31 around the upper part 27 of the
cylindrical body 14, which thus distances the * plate 25
of the cylindrical body 14 and which therefore slightly tightens the two blades 9 and 10 on the discs 6
with a slight preload, regardless of
presence or absence of pressurized fluid in the expandable chamber 12.
FIG. 2 also shows the device for blocking the spool 3 on the spool-holder shaft 2. This device comprises a diametrical perforation 44 made at the end of the shaft 2 in which a sphere of steel 45 while the other end is closed by a cover 46. In a second blind perforation 47, disposed along the shaft and at intersection with the diametrical perforation
44, a drum 48 is inserted in opposition to elastic means, such as for example a helical spring 49.
This drum is provided with a seat 50 and a groove
51 against which a cylinder 52 rests, the
height projecting into groove 51 can be adjusted. The end against which the cylinder 52 rests
is provided with a right-angle extension 53. By actuating a lever 54, integral with the drum 48, the latter can overcome the resistance of the spring 49 and completely insert itself into the perforation 47. When
this has been done, a rotation of the lever 54 will cause the insertion of the cylinder 52 into the angle extension
right 53 of the groove 51, so that the drum will remain locked in this position. The seat 50 is then placed at the diametrical perforation 44 and the sphere 45 can freely enter the seat 50 while
by no longer being forced to lean against a notch with an inclined surface 55 present on the coil itself.
The operation of a coil braking device in accordance with the present invention is described below with reference to FIGS. 1 and 2.
The pressurized air sent into the expandable chamber 12 through the tubing 29 acts in the same way on the first movable wall and on the second by moving them away from one another. Therefore the cover
13, via the tie rods 15, will increase the pressure exerted by the first blade 9 on the discs 6 and, at the same time, the head 23 of the piston will press via the rod 24 on the plate
25 which, in turn, will increase the pressure exerted by the second blade 10 on the two discs 6. In this way, a large braking action of the discs 6 and therefore also of the coils 3 coaxial and integral with the discs 6 is obtained. with a consecutive increase in the tension on the unwound threads of the two coils.
If, on the contrary, it is desired to reduce the tension exerted on said wires, it will be necessary to act in reverse, that is to say that it will be necessary to decrease
air pressure in the expandable chamber
12 to bring the two movable walls closer together and a reduction in the braking action of the two blades 9 and 10 on the two discs 6 will thus be obtained.
FIG. 3 schematically represents an example of a control and adjustment circuit of a device according to the present invention. There is shown in the diagram a spool wheel 1 on which are shown only two pairs of spools 3 so as not to unnecessarily complicate the drawing. It should be understood that the number of pairs of coils can be as high as is compatible with the dimensions of the coils and the wheel. We also see, in the diagram, a tube 56 whose direction of advance relative to the wheel is indicated by the arrow indicated by the letter A while the direction of rotation of the wheel is indicated by the letter B. From this In this way, a helix formed by the wires present on the coils 3 is wound on the tube 56.
The speed of rotation of the wheel 1 and the speed of advance of the tube 56 are strictly linked to each other by the angle formed by the spiral 57 with respect to
to the axis of the tube 56. By decreasing the quantity of wire present on the spools 3, the speed of rotation of these relative to the spool holder 2 increases because each of the spools must always supply
- per unit of time - the same length of wire which is unwound from ever decreasing diameters. However, there may arise the need to increase braking on the pairs of coils since the tension with which the wires are wound on the tube 56 must always be constant.
This can be done manually by an operator, for example depending on the characteristics of the spiral wound on the tube (if the tension is too high, the wires will penetrate into the material constituting the tube and if it is too low the wires may not even not be in contact with the surfaces of the tube) by acting for example on, a valve which regulates the pressure in the pneumatic circuit which feeds the expandable chamber
12 (see Figure 2) through tubing 29.
Instead of being done manually, this setting
can be achieved by slaving the machine to a programming distributor of known type in which a program is inserted according to which is fixed
at any time the value of the pressure in the pneumatic circuit as a function of the total number of turns already executed by the wheel 1.
In this way, the programmer distributor receives a signal which is a function of the total number of revolutions already executed by the wheel 1 and emits a control signal which acts on the valve regulating the pressure in the pneumatic circuit which supplies the expandable chamber 12 by the tubing 29.
The adjustment can also be carried out automatically by providing an appropriate probe 58 on the wheel.
<EMI ID = 5.1>
before being wound on the tube 56. The position
of the probe 58 with respect to a fixed point, determined by the maximum or minimum pressure with which the wire passes over the probe, can generate an electrical signal which is transferred to a control and command distributor 59, for example by means of a wire 60. This signal can be integrated by a second signal (indicated in broken lines under the reference
61) generated by a tachometer of the wheel in case the centrifugal force exerts an influence on the signal generated by the probe 58. In this way, the signal produced by the probe can be subtracted from the influence of the centrifugal force by the distributor
59.
By means of another electrical signal 62, the distributor can control a valve 63 placed in the pneumatic control circuit which controls the actuation of the blades 9 and 10 (not shown in FIG. 3) of the device according to the present invention
(indicated schematically in broken lines under the reference 64 in Figure 3).
This valve 63, on the order of the distributor
59, will do nothing but put the tubing 29 in communication with a source of compressed air 65
in the case where it is necessary to increase the braking on the discs 6 and consequently on the coils 3, while it puts the tube 29 in communication with the atmosphere when the braking has to be reduced. The distributor
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59 therefore regulates the pressure existing in the expandable chamber 12 by means of the valve 63 and consequently regulates the braking of the coils 3 so as to maintain constant the tension of the wires which are wound on the tube 56 independently of all other surrounding conditions.
This type of adjustment can be carried out with a single probe 58 located on the wheel 1 which perceives the tension of the wire or the wick of threads unwound from a single reel when all the reels are wrapped in wire or wick under tension. In this way, a probe can supply the signal to brake all the pairs of coils on wheel 1 by means
of the only circuit represented in FIG. 3 which acts on all the devices according to the invention arranged on
wheel. In other conditions, or for other uses, it may be necessary to provide a probe for each pair of coils and, therefore,
the circuit illustrated in figure 3 should be multiplied by the number of pairs of coils present on the coil.
The type of circuit used to measure the tension on the wires that have just been unwound
and therefore to act on the pneumatic braking circuit, which has been described above, should only be considered by way of example and is therefore not limiting. In fact, this circuit can be electrical, mechanical, electronic or electromechanical or a combination of these, but retaining the principle of
its action on the individual penumatic circuit for each of the devices according to the invention, or collective for all the devices simultaneously.
A reel braking device according to the invention makes it possible to achieve the goals that we had set ourselves. In fact, the device of the invention makes it possible to keep the braking of the coils constant, thereby also keeping the voltage of the
wires which are unwound from the reels, regardless of the external conditions which act on the machine.
All of this can be achieved because the braking force
is generated by means of a pressurized fluid (air) and cannot therefore be influenced by the contingent conditions of the spiral winding machine (rotation speed, cyclic characters due to rotation or quantity of wires still on the individual coils). In
Indeed, the air pressure in the pneumatic circuit can be read continuously from the outside and one can always act continuously on it from the outside.
If a control circuit such as that described, or any other type of circuit, is slaved to the spiral winding machine,
can obtain a continuous adjustment of the braking of the coils taken individually, in pairs or all together, depending on the applications, so as to keep constant the tension of the threads unwound from the coils.
All this can be obtained instantly thanks to the speed of the response of the pneumatic circuit, avoiding the problems due to the fact that a possible inertia of
the brake system response can create voltage oscillations around a given value.
All this is obtained and, moreover, for the type
of pneumatic braking used, also certain technical solutions such as the action of force
braking the blades on the discs perpendicular to the centrifugal force to eliminate any action of the second force on the first.
In addition, by placing the braking device with its axis parallel to the axis of the wheel, one obtains
<EMI ID = 6.1>
gravity on the device when the spool wheel rotates has no influence on the action
of braking exerted by the device on the discs.
Finally, the fact of placing the braking device of the invention inside the spool wheel
and between pairs of adjacent reel-holder shafts makes it possible to reduce the dimensions on the reel-carrying wheel, so that a larger number of reels can be placed thereon. This also reduces the axial size, so that the winding machines are made more compact axially.
in a spiral that uses two or more spool wheels to wind two or more layers
reinforcement on a tube.
In addition, the presence of brake discs
and braking elements of the device on the side opposite to the side where the coils are located makes it possible to reduce the overhang of the coils with respect to the wheel thereby reducing the arm of the forces
gravity that the coils discharge on the spool wheel.
Although a form has been described and illustrated
particular embodiment of a coil braking device according to the present invention, it is
understood that all possible variants accessible
to a technician of the branch are included in the scope of the invention.
Claims
1. Coil braking device comprising
a disc coaxial to a shaft on which is mounted at
at least one coil, said shaft being integral with a
spool wheel, characterized by comprising pneumatic braking means.