Brevet FR2429865A1 — publié le 19800125

L'invention se rapporte à une machine à double torsion destinée à toronner en hélice à pas choisi une multiplicité de brins unitaires issus de bobines débitrices et délivrer un câble à un poste de tirage. Pour constituer un câble, on toronne ensemble une multiplicité de brins unitaires en hélice à pas choisi, ce pas étant défini par la longueur dont avance le cabale pour un tour de l'hélice. Les brins unitaires peuvent etre des fils nus, ou bien des fils ou des cables isolés. Pendant longtemps le toronnage s'est effectué en montant des bobines débitrices où sont enroulés les brins unitaires sur un rouet tournant, et en tirant le cable avec un cabestan pour l'envoyer à une bobine réceptrice, le cabestan étant fixe. La torsion s'effectue dans une zone de torsion intermédiaire entre le rouet et le cabestan. Un couplage de synchronisation entre le rouet et le cabestan permet de choisir le pas, défini par la longueur dont le cabestan tire le cable lors d'un tour du rouet. I1 est clair que la vitesse de production d'un câble avec un pas donné est limitée essentiellement par la vitesse de rotation maximale du rouet, en raison de la force centrifuge qui s'exerce sur les organes tournants à distance de l'axe de rotation. On rappe] lera qu'une masse située à 10 centimètres de l'axe et animée d'une vitesse de rotation de 1200 tours/minute subit une accélération centrifuge de l'ordre de 150 fois l'accélération de la pesanteur. Par ailleurs, pour un pas de 5 cm, la vitesse d'avance du caSble est de 1 mètre à la seconde, soit 3600 mètres à ltheure. Pour augmenter la vitesse de production de câble, on a réalisé des machines dites "à double torsion", qui comportent une lyre entraînée par un moteur en rotation autour d'un axe horizontal entre deux paliers et couplée au moyen de tirage en sorte que le câble soit tiré de deux fois le pas choisi pour un tour de lyre, celle-ci définissant une portion excentrée de chemin de câble entre les deux paliers et décrivant autour de l'axe une surface de révolution enfermant un espace interne, et dans cet espace interne un berceau monté fou sur l'axe et rendu immobile par un balourd, le chemin de cable s'étendant du poste de tirage dans le berceau à une extrémité extérieure à la machine où sont situées les bobines débitrices en passant par les deux paliers où le cible reçoit respectivement deux torsions de méme sens. I1 est bien évident que si les torsions étaient de sens contraire la torsion résultant de l'addition des deux torsions successives serait nulle. Or la torsion se produit dans une zone séparant une direction axiale du cable d'une direction divergeant de l'axe avec une composante radiale entraîne en rotation. Le sens de torsion se définit comme le sens de rotation de la composante radiale vu depuis la direction axiale. I1 en résulte que le cable, pénétrant dans la lyre par le premier palier en venant de l'espace extérieur à la surface de révolution décrite par la lyre, doit ressortir de la lyre par le second palier dans l'espace interne à la surface de révolution, pour que des torsions aux deux paliers soient de meme sens et s'additionnent. Ces machines ont permis de doubler la vitesse de production de câbles par rapport aux machines antérieures à rouets. Toutefois elles présentent un double inconvénient: Le poste de tirage situé dans le berceau ne peut etre couplé mécaniquement à la rotation de la lyre par un arbre traversant un palier, car alors le câble s'enroulerait autour de cet arbre. On est conduit à entraSner un cabestan de tirage, maintenu fixe dans le berceau lui-meme stabilisé par la pesanteur d'un balourd, à partir d'une transmission ayant un point d'attache sur la lyre, cette transmission étant relativement complexe et encombrante alors que l'espace disponible dans le berceau est limité pour que la lyre ne soit pas de dimensions excessives.Le cable doit s'enrouler sur une bobine réceptrice entraSnée par une friction de façon que le cable soit en traction au sortir du cabestan quel que soit le rayon d'enroulement du câble sur la bobine réceptrice. Le tirage du câble peut en variante etre obtenu à partir de la bobine réceptrice ellemême, celle-ci étant entraRnée par la périphérie de l'enroulement de câble, en reposant, lestée, sur une courroie entraînée par la transmission. En outre pendant tout le toronnage, le cable fabriqué est inaccessible. S'il doit subir une opération complémentaire, telle par exemple que l'extrusion d'une gaine de protection, cette opération doit être exécutée en reprise, après que la bobine remplie au poste de tirage dans le berceau, a été retirée de ce dernier, machine arretée. L'invention a pour objet une machine à double torsion comportant un berceau sans mécanisme de tirage. L'invention a également pour objet une machine à double torsion qui peut etre montée en ligne avec une machine de finition de cable. A ces effets l'invention propose une machine à double torsion, destinée à toronner en hélice à pas choisi une multiplicité de brins unitaires issus de bobines débitrices et délivrer un crible à un poste de tirage, et comportant au poste de tirage un moyen de traction du câble définissant une vitesse de tirage, une lyre entraînée par un moteur en rotation autour d'un axe horizontal entre deux paliers et couplée au moyen de tirage en sorte que le câble soit tiré de deux fois le pas choisi pour un tour de lyre, celle-ci définissant une portion excentrée de chemin de câble entre les deux paliers, et décrivant autour de l'axe une surface de révolution enfermant un espace interne, et dans cet espace interne un berceau monté fou sur l'axe et rendu immobile par un balourd, le chemin de cable s'étendant d'une extrémité dans le berceau à une extrémité extérieure à la machine en passant par les deux paliers où le cable reçoit respectivement deux torsions de même sens, machine caractérisée en ce que les bobines débitrices sont montées dans le berceau, tandis que le poste de tirage est situé à ladite extrémité exté rieur La simplification du berceau est évidente, car il suffit que les bobines débitrices soient montées freinées sur un axe pour éviter un déroulement incontrôlé et assurer une tension suffisante des brins unitaires pour que la première torsion soit convenable. Le cable, au-delà du poste de tirage est libre et peut donc passer dans une machine de finition sans interruption. Il peut sembler étonnant que la disposition de la présente invention, qui paraît évidente dès qu'elle est énoncée, n'ait pas fait l'objet de réalisation antérieure. Bien entendu on ne peut présumer avec certitude les raisons pour lesquelles la technologie s'est dirigée dans une voie plutt que dans une autre, mais on peut penser que le problème que visait à résoudre à l'origine la machine à double torsion, c'est-à-dire la production à grande vitesse de câbles multibrins à pas court, impliquait de façon préférentielle que les bobines débitrices se trouvent à l'extérieur de la machine, et que le câble fini, constitué par le rassemblement des brins, et tiré à une vitesse dépendant de la vitesse de rotation de la lyre, soit recueilli au coeur de celle-ci. Par la suite, la disposition aurait paru si ingénieuse en soi qu'elle n'aurait pas été remise en question, de sorte que les hommes du métier n'auraient pas perçu que le processus fondamental de double torsion additive était indépendant du sens de tirage du cable. Quoi qu'il en soit, à la con naissance de la Demanderesse, des machines à double torsion sont en usage en cablerie depuis au moins trente ans, comportant toujours le poste de tirage dans le berceau. De préférence la lyre comporte un palier porteur avec un bras de guidage et un moyeu supportant le berceau en porte à faux, et un palier de reprise entraîné en synchronisme avec le palier porteur, le cible sortant de l'espace interne par le palier porteur, suivant le bras de guidage jusqu'à une extrémité d'où il rejoint le palier de reprise sans support intermédiaire. Cette disposition permet une construction simplifiée avec une grande accessibilité au berceau, à l'arret bien sûr. Les bobines débitrices sont de préférence montées freinées dans le berceau autour du moyeu, les brins unitaires sortant des bobines vers le palier de reprise et passant sur des galets de renvoi pour revenir dans le moyeu. Ainsi les parties lourdes du berceau sont à proximité du moyeu, ce qui limite le porte à faux, tandis que les brins unitaires peuvent se dérouler des bobines débitrices sans biais excessif. Le moyen de traction est de préférence un cabestan à moteur autonome et des moyens de synchronisation sont montés en couplage entre moteur de lyre et de cabestan. On réalise ainsi un asservissement réciproque des vitesses de tirage et de rotation de lyre. Si on associe à la machine à double torsion une boudineuse disposée en ligne pour extruder une gaine sur le cable, les vitesses asservies réciproquement des moteurs de lyre et de cabestan seront fonction de la vitesse favorable d'extrusion de gaine. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemptez en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une vue latérale d'une machine à double torsion selon l'invention la figure 2 représente une vue de face du berceau la figure 3 représente la disposition schématique de la machine montée en ligne avec une boudineuse pour l'extrusion d'une gaine la figure 4 est un schéma destiné à expliciter le processus de double torsion. Selon la forme de réalisation choisie et représentée figure 1, la machine à double torsion comporte un socle 1, sur lequel est monté un moteur 2 entraînant un arbre 3, horizontal. Du socle 1 partent verticalement deux caissons 4 et 5, dans lesquels tour il lonne l'arbre 3. Les caissons 4 et 5 portent respectivement des paliers 10 et 11, alignés suivant un axe horizontal, dans lesquels tournent respectivement une poupée porteuse 12 et une poupée de reprise 13. Sur l'arbre 3 sont calées des poulies 6 et 7 qui mènent par l'intermédiaire de courroies crantées, des poulies 8 et 9 d'entrainement respectif des poupées 12 et 13, de sorte que ces poupées tournent solidairement. La poupée porteuse 12 comporte un bras radial 14 équilibré par un contrepoids 16, et un moyeu creux 15, faisant saillie en direction de la poupée de reprise 13. Le bras radial 14 porte deux galets de renvoi 17 et 18, le premier 17 tangent à l'axe de rotation de la poupée 12, et le second 18 sensiblement à l'extrémité éloignée de l'axe de ce bras 14. Sur le moyeu 15 est monté fou un plateau 20 formant berceau support de bobines débitrices 22 et 22'. Un contrepoids 21 constitue balourd pour le plateau 20, en sorte que le berceau, lors de la rotation de la poupée 12, ne participe pas à cette rotation mais que le contrepoids 21 reste sensiblement en dessous de l'axe de rotation de poupée. Les brins unitaires 30, 30' qui se déroulent respectivement des bobines 22, 22', passent respectivement sur les galets 23, 23', tenus par leurs axes sur le plateau 20 en avant des bobines débitrices 22, 22', puis reviennent par les trajets 31, 31' pour se rejoindre, à l'intérieur du moyeu 15, sur la jante du galet 17, en subissant dans cette zone une première torsion, comme on l'expliquera plus en détail ci-après. Le câble ébauché passe par le trajet radial 32 jusqu'au galet 18, puis franchit l'espace entre le galet 18 et la poupée de reprise 13 par le trajet courbe 33. La poupée 13 comporte un orifice d'entrée oblique par rapport à l'axe, et un canal axial creux d'où le câble ressort suivant le trajet axial 34 vers un dispositif de tirage non représenté ici. Dans ce trajet axial 34 le cable subit une seconde torsion qui vient s'ajouter à la première comme il sera précisé plus loin Comme on le voit mieux à la figure 2, le plateau 20, équipé ici pour le toronnage en quarte d'un cable à quatre brins unitaires 30 à 30'X, porte quatre bobines débitrices 22, 22', 22", 22"', tenues par paires sur des supports 24, 24' saillant du plateau 20. Les bobines 22 et 22"' prennent appui sur le support 24 par l'intermédiaire de rondelles de friction 25 et 25"', contre lesquelles elles sont sollicitées par les ressorts 26, 26"' avec une force réglée par les écrous molletés 27, 27"' . De meme les bobines 22' et 22" prennent appui sur le support 24' grâce à la combinaison des ressorts 26' et 26" et des écrous 27' et 27". Les brins unitaires 30-30"' passent respectivement sur les galets de renvoi 23-23"' tenus par paires sur les supports 28, 28" et situés sensiblement dans des plans passant par l'axe du moyeu 13. La machine à double torsion que l'on vient de décrire peut s'insérer dans une ligne de production de cable telle que représentée figure 3, qui comporte une machine à double torsion 100, un annulateur de torsion 105, une boudineuse d'extrusion de gaine 120 et un cabestan de tirage 110. On retrouve pour la machine à double torsion un moteur d'entraînement 101, une poupée porteuse 102, un berceau 103 où sont montées les bobines débitrices, et une poupée de reprise 104. L'annulateur de torsion 105, composé d'un jeu de galets de renvoi donnant au cable un trajet brisé, a pour fonction de localiser la seconde torsion de la machine en amont de l'annulateur 105. Le cable, entrant par un joint dans la boudineuse 120 en ressort par la filière 121 muni d'une gaine extrudée qui est refroidie et figée dans la gouttière 122. Le cabestan de tirage 110 comporte un moteur 111 qui entrat- ne, à travers des moyens de réduction convenables, un tambour de cabestan 112 sur lequel passe une spire de câble. Au-delà du cabestan 110 le câble va à un poste d'enroulement sur bobine classique qui assure le serrage de la spire de cable sur le tambour 112, en sorte que le cable soit tiré avec une vitesse sensiblement égale à la vitesse périphérique du tambour 112, la vitesse de la bobine au poste d'enroulement s'ajustant d'elle-meme en fonction de la vitesse de tirage du câble. Un dispositif de couplage en synchronisme 115 est monté entre les moteurs 111 du cabestan 110 et 101 de la machine à double torsion 100. Ce dispositif, classique en soi, règle les vitesses respectives des moteurs 101 et 111 en sorte que la vitesse de tirage du cable soit la vitesse convenable pour l'extrusion de la gaine, et que la vitesse de rotation de la machine à double torsion soit telle qu'en conjonction avec la vitesse de tirage du c ble, le pas d'hélice du câble soit le pas choisi. On va maintenant préciser le mécanisme de la double torsion en référence avec le schéma de la figure 4, sur lequel le trajet de câble sera constitué d'une suite de segments linéaires, pour simplifier la représentation. Les brins unitaires du ca~ble, débités en 150, vont suivre un trajet axial 151, au cours duquel ils sont maintenus fixes en rotation par le berceau. Au point 152, le trajet s'infléchit de 900 pour prendre une direction radiale 152, avec entrainement en rotation dans le sens de la flèche 154a, jusqu'au point 154 où le câble subit une nouvelle inflexion de 90" pour revenir, toujours entrainé en rotation, parallèlement à l'axe suivant le segment 155 jusqu'au point 156. La flèche 156a indique que le point 156, ainsi que le trajet radial 157, sont entrainés en rotation. Le trajet 157 se termine sur l'axe au point d'inflexion 158, d'où le cable part sur le trajet axial 159 vers le poste de tirage 160, trajet où le câble n'est plus entrainé en rotation. Il est clair que la rotation du trajet 153 dans le sens de la flèche 154a et vue du poste de débit 150, est une rotation à gauche (dans le sens des aiguilles d'une montre ou sens trigonométrique inverse) aussi bien que la rotation du trajet 157 dans le sens de la flèche 156a et vue du poste de tirage 160. Il en résulte que les torsions acquises par le cable aux points 152 et 158 seront toutes deux des torsions à gauche. Les deux torsions s'additionnent donc, et ceci indépendamment du sens de tirage du câble, car finalement la torsion s'exprime globalement par le nombre de tours sur lui-meme que le cable a subi entre ses extrémités, de sorte que le tirage n'a pour effet que de répartir régulièrement ce nombre de tours sur toute la longueur du cable. On remarquera par ailleurs que les trois segments 153, 155 et 157 dessinent grossièrement une lyre, d'où le nom donné à l'organe qui dirige le cable dans sa portion de trajet excentrique, et que la rotation de cette lyre décrit une surface de révolution fermée, ici un cylindre à bases droites. En raison de l'orientation des segments axiaux 151 et 159 par rapport aux bases décrites par les segments radiaux 153 et 157, les extrémités du câble se trouvent obligatoirement respectivement dans l'une et l'autre de deux portions de l'espace, à savoir une portion interne et une portion externe au cylindre. En revenant à la figure 1, on constate que, si la lyre est constituée d'un trajet radial 32, et d'un trajet courbe 33, formé par la courbe d'équilibre du chable en rotation entre le galet 18 et le nez de la poupée 13, en sorte de décrire une ogive fermée par une base droite, le processus de torsions additives dans les zones du galet 17 et de la poupée 13 est exactement le même. Par ailleurs la forme de trajet de câble 33 est la résultante de la tension du câble, déterminée par le freinaae des bobines 22 et de la force centrifuge due à la rotation de la lyre. La forme de surface de révolution décrite par la lyre correspond bien à l'en- combrement des organes montés sur le berceau, avec une partie de grand diamètre pour loger le plateau 20 et les bobines 22, suivie d'une partie fuselée où prennent place les galets de renvoi 23. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit, mais en embrasse toutes les variantes d'exécution. REVENDICATIONS 1. Machine à double torsion, destinée à toronner en hélice à pas choisi une multiplicité de brins unitaires issus de bobines débitrices et délivrer un câble à un poste de tirage, et comportant au poste de tirage un moyen de traction du cable définissant une vitesse de tirage, une lyre entraînée par un moteur en rotation autour d'un axe horizontal entre deux paliers et couplée au moyen de tirage en sorte que le cable soit tiré de deux fois le pas choisi pour un tour de lyre, celle-ci définissant une portion excentrée de chemin de câble entre les deux paliers, et décrivant autour de l'axe une surface de révolution enfermant un espace interne, et dans cet espace interne un berceau monté fou sur l'axe et rendu immobile par un balourd, le chemin de câble s'étendant d'une-extrémité dans le berceau à une extrémité extérieure à la machine en passant par les deux paliers où le câble reçoit respectivement deux torsions de même sens, machine caractérisée en ce que les bobines débitrices sont montées dans le berceau, tandis que le poste de tirage est situé à ladite extrémité extérieure. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la lyre comporte un palier porteur avec un bras de guidage radial du câble et un moyeu supportant le berceau en porte à faux, et un palier de reprise entraîné en synchronisme avec le palier porteur, le câble sortant de l'espace interne par le palier porteur, suivant le bras de guidage jusqu'à une extrémité d'où il rejoint le palier de reprise sans support intermédiaire. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les bobines débitrices sont montées freinées dans le berceau autour du moyeu, les brins unitaires sortant des bobines vers le palier de reprise et passant sur des galets de renvoi pour revenir dans le moyeu. 4. Machine selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le moyen de traction est un cabestan à moteur autonome, des moyens de synchronisation étant montés en couplage entre moteurs de lyre et de cabestan en sorte d'asservir réciproquement la vitesse de tirage et la vitesse de rotation de la lyre. 5. Machine selon la revendication 4, prévue pour la fabrication de câble muni d'une gaine, caractérisée en ce qu'elle est disposée en ligne avec une boudineuse où la gaine est extrudée sur le céble sortant du cabestan.