Brevet FR2135479A1 — publié le 19721222

L'invention concerne un procédé de fabrication mécanique de colliers soudés sans flèche, réunissant et sertlssant très forme ment un faisceau d'ocjets en un colis de forme allongée au moyen de liens thermoplastiques disposés face intérieure contre face intérieure et de préférence orientés par étirage, et la machine pour mettre en oeuvre le procédé. Elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement,la fabrication de colis d'objets longs dont la réunion offre une section de forme arrondie, le cerclage de couronnes de tubes, fils électriques...les colliers de préhension et suspension "dits caténaires" de faisceaux de câbles électriques, la solidarisation entre eux en cours de pose de câbles et/ou tuyaux sous-marinsO I1 est connu de lier ensemble plusieurs conducteurs électriques isolés pour obtenir un faisceau présentant une certaine tenue mécanique. Ce procédé est couramment employé dans les appareillages électriques complexes pour lesquels il est préférable de maintenir en place d'une manière rigide les différents fils assurant les connexions entre les divers éléments.En effet, il n'est pas souhaita- ble, lorsque l'appareillage électrique comporte des éléments ayant es parties mobiles, que certains fils de connexions puissent venir en contact avec celles-ci. Les procédés actuellement connus font surtout appel à des ligatures par fils végétaux, à des colliers métalliques ou à des colliers plastiques pourvus de moyens tels que crans, trous munis de chevilles, etc..permettant de maintenir un certain serrage. Si la qualité du serrage est bonne, le prix de revient de tels colliers est assez élevé et le temps consacre G leur pose n'est pas négli- geable. La fixation des faisceaux ainsi formés pose certains problèmes qui blen souvent ne sont résolus que par l'utilisation d'un collier présentant des caractères d rigidité tels que celui-ci ne peut servir à la formation du faisceau. Ce collier peut alors avoir une queue suffisamment rigide pour être fixée, soit par vis, soit par bouton plastiouc. La souplesse du matériau (par exemple une bande plastique constituant le collier, essentielle à un sertissage manuel efficace dans des conditions normales,oblige à se contenter d'une fixation souple du faisceau, lorsque l'on ne désire pas utiliser de collier rigide supplémentaire. Il est également connu de lier ensemble mécaniquement par colliers des objets longs par liens thermoplastiques dont les extrémités sont soudées par superposition d'une face interne contre une face externe; mais ces colliers ont les graves défauts suivants: - ils sont formés en gaine fermée; de ce fait, le procédé et l'appareil ne sont utilisables que si l'on peut déplacer ces objets. - ils ne sont que médiocrement serrants soudure faite, du fait que les pinces de serrage destinées à tendre le feuillard pour soudure des extrémités du collier, doivent prendre appui sur une pièce intermédiaire intercalée entre les brins superposés du lien et le colis, et le retrait de cette pièce après soudure reltche forcément le collier qui prend une flèche de ce fait. Cette flèche est en outre d'autant plus grande que le diamètre moyen du colis est plus faible0 L'invention a pour objet de remédier à tous ces inconvénients. le procédé est caractérisé en ce que la bande du matériau thermoplastique, destinée à la fabrication des colliers, est en tratnée avec une force de traction déterminée vers un dispositif de guidage au centre duquel se trouvent les fils destinés à la réalisation du faisceau, ledit dispositif fait décrire à la bande une boucle autour des fils et dirige l'extrémité libre de la bande dans une position adjacente à la partie de la bande non engagée dans ledit dispositif de guidage, vers un détecteur qui déclenche le blocage de l'extrémité libre de la bande, le réenroulement de la bande avec application d'un couple déterminé au serrage des fils, le chauffage des faces en regard de la bande, puis le pressage desdites faces ainsi chauffées afin d'obtenir le soudage, et enfin le découpage des moyens de fixation et la libération de l'ensemble collier-faisceau par tronçonnage de la bande. Une autre caractéristique de l'invention est que l'extrémité libre de la bande commande, par l'intermédiaire du détecteur, l'ar ret du dispositif d'entrafnement et le blocage de l'extrémité de la bande, et un dispositif programmateur qui agit sur le sens de marche du moteur d'un dispositif d'alimentation en bande, et applique sur celle-ci un couple de traction pendant un temps suffisant pour assurer le serrage des fils du faisceau, puis y substitue un couple de valeur plus faible simultanément avec la mise en place du moyen de chauffage entre les deux parties adjacentes de la baside, et la mise en contact desdites parties de bande sous faible pression avec le moyen de chauffage par l'intermédiaire d'un dispositif de pressage à double action; après un temps déterminé nécessaire pour porter les deux surfaces adjacentes de la bande à la température de soudage, le moyen de chauffage est retiré presque simultanément avec la suppression du contact sous faible pression, et le soudage; la formation des moyens de fixation et le découpage du collier à dimensions sont assurés par le dispositif de pressage à double action travaillant sous une pression relativement plus élevée. l'invention qui couvre également la machine de mise en oeuvre du procédé comprenant : un dispositif d'alimentation de la bande, des moyens pour assurer la solidarisation des faces intérieures des deux extrémités de bande adjacentes est remarquable en ce qu'elle comporte en combinaison un dispositif d'entrainement de la bande à deux sens de marche, un dispositif de pressage à double action des deux parties adjacentes de la bande, un moyen de chauffage, un dispositif de guidage de la bande autour du faisceau et un dispositif programmateur déterminant le déroulement du cycle de fabrication du collier. La description d'un exemple de réalisation donnée ci-après en regard des dessins annexés, fera mieux comprendre l'invention. La figure 1 est une coupe vue de côté de ladite machine. La figure 2 montre une coupe suivant ÂA de la figure 1 vue de dessus. La figure 3 est une coupe de la machine suivant OC de la fiv. 2. les figures 4 a, b, c, d, e, montrent le détail du dispositif de présentation des fils. La figure 5 est un schéma de la commande électro-pneumatique de la machine. La figure 6 est le diagramme du cycle de fonctionnement de la machine. La figure 1 montre une coupe de la machine à poser les colliers. La bande plastique, d'environ 12 mm de large et 0,6 mm d'épaisseur, est conditionnée en rouleaux de 2.500 m. Ces rouleaux sont disposés sur un dérouleur (non figuré sur le dessin). la bande P pénètre dans la machine en E, passe dans un guide 1, puis entre un galet 2 et une biellette 3. le galet 2 est entraîné par un moteur 4 (fige2) à deux sens de marche par l'intermédiaire dun coupleur électromagnétique à poudre 5 (figO2).Une alimentation à courant continu peut fournir au coupleur, par l'intermé- diaire d'un commutateur, non représenté, deux tensions correspondant à deux couples : un couple de 7 cm/kg et'un de 1 cm/kg .Le couple à 7 cm/kg est utilisé lors de l'alimentation de la machine en bande et pour le serrage de la bande plastique autour du faisceau de fils. le couple à 1 cm/kg est utilisé pour le maintien de la bande autour des fils lors du chauffage en vue du soudage. La biellette 3 applique la bande contre le galet 2 et permet ainsi son entratnementO La pression est réglée par une vis 6 et appliquée par l'intermédiaire d'un ressort 7 à une extrémité de la biellette 3. La bande passe ensuite entre deux guides fixes : un guide supérieur 8 et un guide inférieur 9 présentant à la sortie et à sa partie inférieure une partie en forme de biseau. La bande s'engage ensuite entre les deux parties d'un dispositif à double action de mise en contact et plus particulièrement dtune presse actionnée par un vérin pneumatique à double effet représenté globalement en 10. La partie mobile de la presse est constituée de plusieurs élé ment s : le bati 13 solidaire du piston du vérin 10 comportant un ou plusieurs logements 14 pour des poinçons 15, transmet la pression du vérin 10 à une surface de pressage 12 par l'intermédiaire de ressorts 16. Lorsque la surface de pressage 12 est maintenue à la position de repos à une certaine distance de la pièce 11, les ressorts 16 sont maintenus comprimés, le piston du vérin étant maintenu en position haute sous l'effet d'une pression d'air maintenue dans une des chambres du vérin. Lorsque le cycle de travail nécessite l'application de la surface de pressage avec pression faible pour la mise en contact des surfaces de la bande avec le moyen de chauffage 17 (fig.2), la chambre sous pression du vérin est mise en communication avec ltextérieur et le piston est rappelé par les ressorts 16, la course est telle que la surface de pressage 12 est alors appuyée sous la seule force des ressorts soit environ 30 kg. Lors de l'admission de l'air dans la deuxième chambre,celui-ci vient appuyer sur la face arrière du piston et fait descendre l'ensemble 12 et 13; à ce moment, les logements 14 des poinçons 15 viennent en contact avec la pièce 12 et communiquent directement une force. de pression correspondant à 90 kg. les poinçons 15 et le couteau 18 se trouvent alors dégagés et effectuent leur travail. Il a été prévu pour les poinçons 15, suivant une des réalisations de l'invention, de donner à la surface de travail une certaine pente, ceci afin de ne pas découper totalement la circonférence du trou et d'éviter ainsi que la pastille ne se détache et pose des problèmes supplémentaires d'évacuation de déchets. La bande sort au travers d'un orifice prévu dans la plaque de protection 19 et est poupée dans un dispositif de guidage 20 au centre duquel est placé le faisceau de fils que l'on désire cerclerc Ce dispositif 20 (-ig,4) comprend une partie massive épaisse 201 dans laquelle est découpée une ouverture elliptique comme le montre les figures de cotés et de face 4a et 4b. De part et d'autre de cette pièce centrale sont placées deux flasques 202 et 203 (figures 4 c, ds e) semblables mais droite et gauche munies d'une ouverture de forme presque équivalente à celle de la pièce centrale 201, mais dont les bords correspondants à l'ouverture sont repliés (figure 4d) de manière à recouvrir partiellement la pièce centrale déterminant ainsi un guidage de la bande. le fait que les bords rabattus des deux flasques laissent entre eux un espace 204 et que les deux flasques sont montées sur la partie centrale d'une manière élastique par des vis à ressort 205, permettra à la bande de stéchapper lorsqu'elle sera soumise à une certaine force. La rigidité relative de la bande plastique et le guidage que lui procure le dispositif 20 oblige celle-ci à parcourir le chemin prévu et encercle le faisceau de fils maintenu au centre du dispo- sitifo Lorsque l'extrémité de la bande apparat elle se trouve inclinée par un guide 21 situé à l'entrée de l'ellipse et continue sa progression en repassant sous le premier brin de la boucle audessus de la partie fixe 11 de la presee et rencontre la partie biseautée du guide inférieur 9 qui la dirige contre la palette d'un contact électrique porté par la pièce 22. Ce contact déclenche l'arret du moteur d'entratnement du galet 2 et la commande du vérin de maintien 23 qui porte à l'extrémité de sa tige de pistcn un doigt 24. Ce doigt présente une surface crantée qui pénètre légèrement dans la bande en bloquant son extrémité contre la surface inférieure du guide inférieur. Après un court laps de temps nécessaire à l'arrêt du moteur,il y a inversion de son sens de marche, La bande est alors réenroulée, la boucle s'échappe du guide du dispositif 20 et vient serrer le faisceau de fils contre la plaque 19. Après un temps déterminé, la plaque chauffante 17 est introduite au niveau de la presse entre les deux parties de bande ayant formé la boucle.Cette plaque chauffante est maintenue à une température de l'ordre de 2000C, par la résistance chauffante 25 (fiv.5) alimentée par un dispositif thermostatique et on applique un couple de faible valeur (de l'ordre de 3 cm/kg) pour le maintien de la bande afin d'éviter que lors du chauffage, le retrait du plastique ne produise la rupture de la bande sous une tension trop importante. le déplacement de la plaque 17 est assuré par un vérin pneumatique 26 dont le piston est isolé de la plaque par un dispositif de liaison formé par un certain nombre d'écrans 27 (au nombre de trois dans la réalisation) qui évitent que le vérin ne soit porté à une température trop élevée. Gracie à ce dispositif aucun contact n'existe entre les moyens de soudure et le paquet d'objets. Simultanément au chauffage de la bande, le cylindre du vérin 10 de la presse est mis en échappement libre, de sorte que la surface de pressage 12 vienne appuyer, sous la seule force des ressorts, sur le brin supérieur de la boucle, et pousse la plaque contre le brin inférieur et contre la partie inférieure 11 de la presse;pour ce faire la plaque jouit d'une certaine liberté dans la direction verticale. Au bout d'un temps suffisant et nécessaire pour provoquer le ramollissement des surfaces de bande se faisant face, et les porter à la température de soudage, la surface de pressage 12 est relevée, la plaque chauffante 17 est escamotée, puis le vérin 10 est à nouveau alimenté à une pression telle que le soudage puisse se produire et que le poinçon 15 et le couteau 18 soient dégagés pour exécuter leur travail. Le doigt de maintien 24 est alors abaissé libérant le collier et le faisceau, et entratne vers le bas, à l'aide de ses stries, l'extrémité de bande non utilisable;uaAet d'air comprimé chasse alors le déchet. le déroulement du cycle de pose d'un collier sur un faisceau de fils est donné dans l'explication ci-après. Le fonctionnement des divers organes de la machine est traité en fonction des commandes électroniques, électromagnétiques et pneumatiques qui asservissent la succession des opérations suivant les séquences déterminées par des temporisateurs électroniques0 Le diagramme des temps (fig.6) permet de comprendre la simultanéité de certaines opérations. Les divisions verticales déterminent les intervalles de temps. Le tableau ci-après donne les correspondances des numérotations avec l'opération qui est déclenchée, et la valeur approximative des intervalles 1 action sur le contact à pédale 28 ) 1,80 sec. 2 action de 11 extrémité de la bande sur le contact 30 ) 0S360 Début de 11 action du temporisateur 31 ~ 3 " " " Il 34 4 " " Il 36 - ) 5 " " Il 41 - ) 0'90 0,540 Le temps total de pose d'un collier est donc de l'ordre de 5,40 secondes. On considère que le cycle démarre lorsque la machine est approvisionnée : la bande est alors engagée entre la biellette de pressage 3 et le galet d'entratnement 2 ainsi qu'entre les guides 8 et 9 et son extrémité se trouve au droit de la partie biseautée du couteau 18 faisant partie de la presse. L'opérateur introduit le faisceau de fils, qu'il maintient de part et d'autre de l'emplacement prévu pour la pose du collier, dans le dispositif 20. A ce moment, il commande la mise en marche de la machine par un contact à pédale 28 qui, par l'intermédiaire d'un relais 29, détermine la mise en marche du moteur 4 du galet d'entratnement dans le sens correspondant à l'avance de la bande. L1extrémité de la bande stengage entre la surface de pressage 12 et son enclume 11 puis pénètre dans le guide du dispositif 20, ressort du même côté que son entrée dans ce dispositif et passe entre la face inférieure et la bande allant vers le dispositif 20 et la face supérieure de l'enclume 11 de la presse. Elle est ensuite dirigée par la face inférieure du guide 9 vers le levier d'un contact électrique 30 fixé sur le support 22. Ce contact 30 agit sur le relais 29 qui arrête le moteur d'entratne- ment du galet 2, commande l'ouverture de l'électrovanne 32 qui, par l'intermédiaire du distributeur 33, alimente le vérin 23 qui vient appuyer le doigt de maintien 24 contre le guide 9 immobilisant ainsi une extrémité de la boucle que forme la bande et déclen che un temporisateur 31. Après un temps de l'ordre de la demiseconde, le temporisateur 31 commande, par l'intermédiaire du relais 35, l'inversion du sens de marche du moteur et sa remise en marche ainsi qu'un second temporisateur 34 déterminant la durée de l'opération suivante (de l'ordre de 2s).L'une des extrémités de la boucle se trouve sollicitée dans le sens de réenroulage (inverse au sens d'alimentation) alors que l'autre extrémité est maintenue par le doigt de maintien 24. Le faisceau de fils se trouve placé en contact avec la bande qui est sortie de son guide et se trouve entraînée et serrée contre la plaque 19.Lorsque cette force de serrage est égale à 7 cm/kg ,le coupleur entre en action et maintient cette force à cette valeur0 Après le temps déterminé par le temporisateur 34, un troisième temporisateur 36 commande par l'intermédiaire d'un relais 37, une électrovanne 38 qui, d'une part, agit sur le vérin 26 de présentation de la plaque de chauffage 17, par l'intermédiaire d'un lamineur 39 disposé à l'entrée du distributeur 40 afin d'obtenir un déplacement doux par admission progressive de la pression et, d'autre part, met le vérin 10 de la presse en échappement libre. La plaque de chauffage 17 elle meme soumise à la pression, s'appuie sur la deuxième surface de bande et sur l'enclume 11.Ce meme relais 37 commande l'alimenta- tion des coupleurs de manière que le couple maximum que transmet le galet soit de l'ordre de 1cm/kg, pour permettre à la bande de se déplacer légèrement à cause du rétreint dt à la chaleur. Lorsqu'environ une seconde s'zest écoulée, temps nécessaire au chauffage, un quatrième temporisateur 41 commande un relais 42 qui assure les opérations suivantes - l'arrsst du moteur 4 d'entratnement du galet 2 - la fermeture de l'électrovanne 38 - la commande de l'électrovanne 43 qui a une triple action; I) sur le distributeur 40 qui commande le retour du vérin 23 de présentation de la plaque de chauffage 17 à sa position de repos. En revenant à sa position de repos, le vérin 26 ouvre la vanne 44 (qui joue le rôle de contact de butée). 2) sur le distributeur 45 et le distributeur 46 par l'intermédiaire de la vanne 44 qui commandent ainsi le fonctionnement du vérin 10 dont l'échappement a lieu par 46. 3) sur 33 par l'intermédiaire de 44 qui libère le vérin de maintien 23. En descendant, le doigt d'arrêt commandé par 23 entratne avec lui le déchet de bande coupée qui est éjecté par un jet d'air comprimé 51. A la fin de la temporisation, un relais 47 commande l'électrovanne 48 qui actionne la remontée de 10 par l'intermédiaire du distributeur 46. Le circuit pneumatique est alimenté par de 11 air comprimé à 6 bars au travers d'un filtre 49 et par un détendeur graisseur 50. Les avantages de l'invention sont que 10.- la fabrication et la mise en place du collier sont possibles quelle que soit la longueur des objets à unir et leur forme, notamment des objets annulaires 20.- le collier fortement serré sur les objets est bien serti et sans flèche. 3 .- aucune partie des objets à unir ne peut entrer en contact avec les éléments chauffants produisant la soudure, laquelle est extérieure au colis. 4 o- la soudure plus rigide et solide que la bande elle-mme, possède une queue perpendiculaire au paquet d'objets rendant plus aisée sa manutention et sa fixation éventuelle à des points fixes. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication mécanique de colliers soudés réunissant et sertissant sans flèche un faisceau d'objets, en un colis de forme allongée, ou en forme de cercle creux, au moyen d'une bande de matériau thermoplastique de préférence orientée par étirage, caractérisé en ce que ladite bande est poussée dans un dispositif de guidage en gaine ouverte qui fait décrire à la bande une boucle autour du faisceau d'objets, et dirige l'extrémité libre de la bande dans une position adjacente à la partie de la bande non engagée dans ledit dispositif de guidage, vers un détecteur qui déclenche le blocage de l'extrémité libre de la bande, un programmateur réglant le cycle de fabrication du collier par une suite d'opérations successives dont le ré-enroulement de la bande avec application d'un couple de serrage sans flèche des objets placés au centre de la boucle, puis le chauffage des faces internes de la bande en regard, puis le pressage desdites faces ainsi chauffées afin d'obtenir le soudage, le découpage des moyens de fixation,et la libération de ltensemble collier-faisceau par tronçonnage de la bande e 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif programmateur agit sur le sens de marche du moteur d'un dispositif d'alimentation en bande, applique sur celle-ci un couple de traction pendant un temps suffisant pour assurer le serrage des objets du faisceau, puis y substitue un couple de valeur plus faible simultanément avec mise en place du moyen de chauffage entre les deux parties adjacentes de la bande et met en contact lesdites parties de bande sous faible pression, avec le moyen de chauffage,par l'intermédiaire d'un dispositif de pressage à double action, puis porte les surfaces adjacentes à la température et pendant le temps voulus, supprime le contact sous faible pression,re- tire presque simultanément le moyen de chauffage, met les surfaces ainsi chauffées en contact sous la seule pression des ressorts d'appui, formant ainsi une soudure qui ne flue pas, et enfin agit sur le dispositif à double action de pressage, forme les moyens de fixation du collier, et découpe à forte pression celui-ci à dimension. 3.- Machine pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1 et 2, comprenant un dispositif d'alimentation de la bande, des moyens pour assurer la solidarisation des deux parties de bandes adjacentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison un dispositif d'entratnement de la bande à deux sens de marche, un dispositif de pressage des deux parties adjacentes de la bande, un moyen de chauffage, un dispositif de guidage de la bande autour du faisceau, et un dispositif programmateur déterminant le déroulement du cycle de fabrication du collier. 4.- Machine suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif d'entratnement de la bande comporte un coupleur intercalé entre le moteur et le galet d'entratnement de la bande. 5e- Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que ledit coupleur est un coupleur électromagnétique à poudre. 6.- Machine suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de présentation des objets est formé d'une partie médiane massive et de deux flasques la partie médiane comportant une ouverture de forme elliptique permettant le passage des objets dans un plan perpendiculaire au plan dudit dispositif, les deux flasques présentant une ouverture de forme semblable mais dont les bords sont rabattus afin de déterminer avec la partie médiane un guide non totalement fermé. 7.- Machine suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les flasques sont fixes de manière élastique sur la partie médiane. 8.- Machine suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de pressage comporte une partie mobile présentant une surface de pressage maintenue à un bati solidaire dtun vérin par des ressorts dont la force de pression est choisie de telle manière qu'elle assure une pression sur la bande suffisante pour la mettre en contact avec le moyen de chauffage, la course du vérin étant juste suffisante dans le cas du pressage, pour le chauffage, pour permettre aux ressorts d'agir, ladite surface de pressage entrant en contact avec le bati solidaire du vérin, pour une course plus grande de celui-ci lors de l'opération de pressage pour soudure, la force de pression sur le ruban étant alors celle transmise par le vérin. 9e- Machine suivant les revendications 3 et 8, caractérisée en ce que ledit dispositif de pressage comporte au moins deux poinçons, un poinçon assurant la formation du moyen de fixation, un autre as surant le découpage de la bande, lors de l'opération de soudage, laquelle ne met les éléments à souder en contact que sous la pression des ressorts donc sans pression du dispositif à double effet,