Brevet FR2419349A1 — publié le 19791005

L'invention est relative à un dispositif de torsion, selon son axe longitudinal, d'un fil, notamment de grande longueur, à un procédé d'utilisation d'un tel dispositif, et à un appareil de fabrication de torons comportant un dispositif de torsion pour chaque fil du toron à fabriquer. On sait que les fils utilisés dans le réseau téléphonique se composent d'un conducteur central 100 (figure 1) entouré par une gaine isolante 101 dont l'axe n'est pas toujours (pour des raisons de difficultés de fabrication) confondu avec celui du conducteur, comme c'est le cas pour le fil 103 sur la figure 1. On utilise en général quatre tels fils (102, 103, 104 et 105) assemblées en toron afin de former un câble unique (ou quarte) et disposés côte à cote de la manière représentée sur la figure 1.Pour éviter que la dissymétrie de l'arrangement des conducteurs des fils provoquée par le défaut de centrage d'au moins un des conducteurs dans sa gaine ait pour conséquence une perturbation des informations transmises par la quarte, on confère des torsions aux fils autour de leur axe longitudinal afin de compenser en valeur moyenne, sur leur longueur, les éventuels défauts de centrage. Le dispositif de torsion selon l'invention trouve donc une application particulièrement avantageuse à la torsion de fils d'une quarte. I1 n'est cependant pas limité à cette application. Dans un dispositif de torsion connu, les spires de fil se dévident latéralement à partir de quatre bobines fixes, autour d'un flasque latéral de ces bobines, pour parvenir à un appareil de fabrication du toron et à l'endroit -quelquefois appelé point de commetage"- où les fils se rejoignent, chacun de ces derniers est immobilisé à l'égard d'une rotation autour de son axe longitudinal, de sorte que par dévidage autour des joues latérales des bobines les fils prennent la torsion souhaitée. Dans un tel dispositif connu, le pas de la torsion est imposé par les dimensions de la bobine et son degré de remplissage. Pour obtenir des pas de torsion plus faibles, on a déjà proposé de faire tourner chaque bobine autour de l'axe coïncidant avec la direction de déplacement du fil dévidé. Un tel dispositif est de mise en oeuvre difficile car les bobines sont lourdes et encombrantes, et présentent, de ce fait, une grande inertie. On connatt également d'autres dispositifs dans lesquels on prévoit un bras tournant ou analogue pour dévider le fil de chaque bobine, mais ces dispositifs présentent le même inconvénient, à savoir qu'ils ne permettent pas d'obtenir des pas de torsion suffisamment faibles. En outre, lesdits dispositifs sont de fabrication onéreuse. L'invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés cidessus et notamment à fournir un dispositif de torsion de fils qui soit de réalisation simple et économique tout en permettant de faire varier le pas de torsion dans une gamme étendue. Le dispositif de torsion d'un fil de grande longueur conforme à l'invention est caractérisé en ce que, ce fil se déplaçant entre deux points où sa rotation autour de son axe longitudinal est empêchée, il comporte un guide du fil disposé entre ces deux points et monté pour empêcher la rotation du fil autour de son axe à cet endroit, et des moyens pour faire tourner ce guide autour de la direction de déplacement du fil entre les deux points; en outre, ce dispositif comprend des moyens pour faire varier de façon périodique au moins l'un des paramètres suivants : le sens de rotation du guide autour de son axe; la vitesse de rotation de ce guide; la vitesse de déplacement du fil; et la distance séparant le guide des deux points. La période de variation de ces paramètres ne doit pas dépasser une valeur limite pour éviter que s'établisse un régime permanent dans lequel on n'obtiendrait pas de torsion. Le dispositif de torsion selon l'invention est de réalisation particulièrement simple et économique; en effet, le guide peut présenter des dimensions réduites. En outre, le pas moyen de torsion du fil étant fonction de ladite période, il est aisé de le faire varier sur une large gamme en faisant varier cette période. Le dispositif selon l'invention permet en particulier d'obtenir des pas de torsion qui sont plus faibles que ceux obtenus avec les dispositifs antérieurement connus. Dans un mode de réalisation, le guide présente un chemin de guidage de configuration telle que le fil forme au moins une boucle lors de son passage dans ce chemin, les directions de ce fil en amont et en aval dudit chemin de guidage étant alignées. Dans ce cas, de préférence, le guide comporte deux poulies sur lesquelles le fil passe pour constituer deux boucles formant un 8. L'invention se rapporte également à une machine de fabrication de torons composés de fils présentant des torsions et qui comprend, à cet effet, un groupe de dispositifs de torsion de fils, un pour chaque fil. De préférence, dans ce cas, les points des dispositifs de torsion où la torsion des fils ne peut se produire sont disposés côte à côte et les guides présentent un support commun, de façon qu'un moteur unique puisse les entratner simultanément en rotation. D'autres dispositions et avantages de l'invention apparat- tront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant faite en se référant aux dessins ci-annexés, sur lesquels la figure 1, déjà décrite, montre, en perspective, une partie d'un câble à quatre fils; la figure 2 montre de façon schématique une machine de fabrication de torons conforme à l'invention qui comprend quatre dispositifs de torsion de fils, également selon l'invention; la figure 3 montre, également de façon schématique, un organe d'un dispositif de torsion faisant partie de la machine montrée sur la figure 2; la figure 4 montre de façon plus détaillée une partie du dispositif de torsion de la machine représentée sur la figure 2; la figure 5 est une vue schématique, selon la flèche F, de la partie du dispositif représentée sur la figure 4;; la figure 6 montre, à une echelle agrandie, un élément de la partie de dispositif représentée sur la figure 4; et les figures 7 à 10 sont des schémas illustrant le fonctionnement d'un dispositif de torsion du type de celui comportant les organes représentés sur les figures 3 à 6. La machine représentée sur la figure 2 est destinée à fabriquer des cables constitués par un toron en hélice de quatre fils dont chacun présente des torsions autour de son axe longitudinal. La torsion de chaque fil autour de son axe est effectuée à l'aide de dispositifs 1 de torsion se trouvant en amont, dans le sens de déplacement des fils, d'un appareil 2 de fabrication du toron proprement dit. Cet appareil 2, qui est connu en lui-meme, comporte un guide de position fixe commun aux quatre fils, un chemin de guidage 110 ou "lyre", ayant la forme recourbée montrée sur la figure 2 et une bobine réceptrice 111 sur laquelle s'enroule le cabale. Le guide 110 a une forme telle que les fils entrant par l'extrémité llOa ont la même direction que les fils sortant par l'autre extrémité 110b. Des moyens sont prévus pour entraîner la bobine réceptrice 111 autour de son axe llla afin d'entrainer de façon continue les fils qui, ainsi, comme on le verra ci-dessous, se dévident de bobines 3, 4, 5 et 6.Enfin, des moyens (non montrées) permettent d'entratner le guide 110 autour de l'axe formé par la direction des fils entrant et sortant dudit guide. C'est cette rotation de la lyre 110 autour de cet axe qui permet de former un toron de fils assemblés en hélice. C'est au voisinage de l'entrée 110a du guide 110 que se trouve le "point de commettage" évoqué ci-dessus où les fils ne tournent pas autour de leur axe respectif. A chaque bobine débitrice 3, 4, 5, 6, par exemple celle de référence 3, est associée une poulie 7 se trouvant au voisinage d'un flasque d'extrémité 8 de la bobine correspondante. Le fil enroulé sur la bobine 3 est passé sur la gorge de la poulie 7, les diverses spires du fil bobiné se dévidant latéralement par le flasque 8. Le fil 9 qui se dévide de la bobine 3 et qui passe sur la gorge de la poulie 7 est ensuite guidé sur la gorge d'une poulie 10 d'arbre 11. Sur l'arbre ll sont également montées trois autres poulies formant guides pour les fils se dévidant des bobines 4, 5 et 6. Après être passé sur la poulie 10 le fil 9 est renvoyé vers le guide 12 constituant l'entrée de l'appareil 2. Entre la poulie 10 et le guide 12 se trouve, conformément à l'invention, un autre guide 13 sur lequel le fil 9 est passé et dont un exemple de réalisation (13a) est représenté sur la figure 3. Ce guide 13 est entraîné en rotation autour d'un axe constitué par la ligne de déplacement du fil 9 entre la poulie 10 et le guide 12. La distance b séparant les guides 12 et 13 est inférieure à la distance a séparant le guide 13 de la poulie 10. Le guide 13a (figure 3) comprend deux poulies 14 et 15 d'axes parallèles disposées de part et d'autre de la ligne selon laquelle le fil se déplace et qui sont en outre décalées selon cette ligne de façon que la poulie 14 se trouve à l'aval et la poulie 15 à l'amont. En outre, elles sont disposées de telle manière que les tangentes communes à la périphérie de ces deux gorges soient telles que l'une de ces tangentes ait la direction du fil 9 entre la poulie 10 et le guide 12. Le fil 9 passe d'abord sur la gorge de la poulie 14, revient ensuite par un chemin 9a perpendiculaire ou incliné par rapport à la direction de la flèche f, vers la gorge de la poulie 15 puis continue ensuite à l'aval vers le guide 12, puis le "point de commettage. Le fil 9 suivant un chemin croisé, il n'y a pas de risques de chevauchement des fils au cours de la rotation des poulies 14 et 15. Comme montré sur la figure 4, les poulies 14 et 15 sont solidaires d'un support commun 16 et c'est ce support qui est entraîné en rotation autour de l'axe formé par la ligne de direction f de déplacement du fil. Un moteur commun 17 (figure 4) assure l'entrainement en rotation de toutes les paires de poulies des quatre dispositifs de torsion. A cet effet, sur l'arbre du moteur 17 est monté un pignon 18 sur lequel est passée une courroie crantée 19 passant également sur un pignon 20. Le pignon 20 est solidaire d'un arbre creux 21 (figures 4 et 6) se terminant par deux bras 22 et 23 (figure 6) sur lesquels sont montées les poulies 14 et 15 respectivement (montrées en traits mixtes sur la figure 6). Sur l'arbre 21 est également calé un autre pignon 24 (figures 4 et 5) sur lequel est passée une courroie 25 qui entrain ellemême trois autres pignons 26, 27 et 28 qui sont montés sur des arbres creux prolongés par des bras analogues aux bras 22 et 23 (figure 6) portant des poulies identiques aux poulies 14 et 15. Comme on peut le voir sur la figure 6, le câble 9 passe dans la partie creuse de l'arbre 21 pour ensuite passer sur les gorges des poulies 14 et 15. Dans l'exemple, le moteur 17 est un moteur électrique à rotor plat à faible inertie. Ce moteur est alimenté par des moyens de commande représentés de façon schématique par le bloc 30 sur la figure 4. Ces moyens de commande 30 permettent de faire tourner le moteur 17 alternativement dans un sens et dans l'autre et pendant des temps fixés. Dans un exemple, entre deux rotations de ce moteur en sens opposés, les moyens de commande 30 imposent une durée d'arrêt également de valeur fixée. Ces moyens de commande sont, dans un exemple, constitués par un programmateur numérique comportant des compteurs (non montrés) permettant de faire varier les temps de rotation et d'arrêt dudit moteur. Le fonctionnement de chaque dispositif de torsion est le suivant Le fil 9 se dévide à une vitesse v constante imposée par la vitesse de rotation de la bobine réceptrice 111 de l'appareil 2. Du fait du dévidage par les flasques 8 ce fil subit une torsion en amont de la poulie 10. Mais cette torsion est en général d'un pas trop élevé. Le guide 13 et les moyens pour le faire tourner confèrent également des torsions au fil 9 qui viennent s'ajouter à celles précédemment formées. En amont de la poulie 10 et à l'aval du guide 12 le fil 9 ne peut pas tourner sur lui-même. La rotation des poulies 14 et 15 autour de la ligne de direction f provoque donc des torsions du fil 9 d'une part entre la poulie lb et la poulie 10 et, d'autre part, entre la poulie 15 et le guide 12. On a représenté sur les figures 7 à 10 le fil 9 au voisinage des poulies 14 et 15; sur ces figures, ces poulies ont été symbolisées par un trait mixte 31 perpendiculaire audit fil 9. Les torsions du fil ont été représentées par des traits obliques 32 et 33. Quand les poulies 14 et 15 sont entraînées en rotation autour de la ligne de direction f dans le sens de la flèche fl (figure 7), le fil 9 présente en amont et en aval de ces poulies des torsions de sens contraires représentées par les traits respectivement 32 et 33. Pour la commodité de la description, on indique que les torsions 32 à l'amont sont positives (+) dans ce cas, et les torsions 33 à l'aval sont négatives (-). La rotation des poulies 14 et 15 dans le sens fl est effectuée pendant un temps donné tl qui est déterminé en fonction de considérations qui seront exposées plus loin Après cette rotation dans le sens fl , la vitesse de rotation est annulée pendant un temps t2 (figure 8). Les torsions positives qui se trouvaient en amont de la ligne 31 sont alors transférées, du fait du déplacement continu du fil 9, vers l'aval de cette ligne et on n'obtient donc finalement que des torsions positives. Si l'on ne prend pas de précautions particulières dans le choix des paramètres de construction du dispositif conforme à l'invention et pour le mode de fonctionnement de ce dispositif, on ne peut obtenir de torsions permanentes du fil En effet, par exemple, si le fil 9 se déplace à vitesse constante, les poulies 14 et 15 tournent toujours dans le même sens à vitesse constante, et gardent toujours la même position longitudinale, il s'établit un "régime permanent" au cours duquel les torsions produites à l'aval de la ligne 31 annulent les torsions se produisant en amont de cette ligne. Après la période d'arrêt de la rotation des poulies 14 et 15, celles-ci sont entratnées, pendant ledit temps tl , dans le sens de la flèche f2 (figure 9), contraire à celui de la flèche fl , et il se forme alors en amont de la ligne 31 des torsions négatives et, à l'aval, des torsions positives. Ensuite (figure 10), cette rotation des poulies est arrêtée pendant ladite durée t2 au cours de laquelle on obtient des torsions négatives, de la même manière que l'on a obtenu des torsions positives au cours de la période d'arrêt décrite en relation avec la figure 8. Après cette dernière période d'arrêt, les poulies 14 et 15 sont de nouveau entraînées dans le secs de la flèche fl (figure 7) et la machine fonctionne ainsi de façon périodique. I1 est à noter que les torsions du fil sont alternativement dans un sens et dans l'autre. Les considérations suivantes permettent, d'une part, de mieux comprendre le fonctionnement du dispositif selon l'invention et, d'autre part, de déterminer les temps tl et t2. Sur ce dernier point, cependant, il convient de mentionner que ces temps tl et t2 peuvent être déterminés de façon empirique. Le calcul montre que le nombre D1 de torsions par mètre de fil en amont de la ligne 31 après un temps t de rotation des poulies 14 et 15 dans un sens donné autour de la ligne de direction f satisfait à la formule suivante D1(t) = &alpha;e-t/T1 + En # n(1) Dans cette formule, E = i1 OU 0, avec E = 1 Si la rotation desdites poulies s'effectue dans le sens de la flèche fl (figure 7), E = -1 Si la rotation s'effectue dans le sens contraire, c'est-adire celui de la flèche f2 (figure 9), et E = O Si la vitesse de rotation est nulle; n est la vitesse de rotation des poulies 14 et 15 autour de l'axe f, exprimé en nombre de tours par unité de temps;; v est la vitesse de déplacement du fil dans la direction de la flèche f; T1 = va t a étant la distance séparant la ligne 31 de l'arbre 11 (figure 2); et &alpha; = D10 - # n , D10 étant le nombre initial (au temps t=O) de torsions par mètre de fil en amont de la ligne 31. Le calcul montre également que le nombre D2 de torsions par mètre de fil obtenu à l'aval de la ligne 31 obéit à la formule suivante : D2(t) = aet/Tî + (D20 - ssa)e-t/T2 (2) Dans cette formule T2 = b , b étant la distance séparant la ligne 31 du guide 12; v' T1 = T1 -T2 ; et D20 est le nombre initial (au temps t=O) de torsions par mètre de fil à l'aval de la ligne 31. Le nombre final de torsions obtenu par mètre de fil est, bien entendu, le nombre D2 à l'aval de la ligne 31, du fait du sens de déplacement de ce fil. La formule (2) ci-dessus montre que ce nombre tend vers zéro quand le temps t tend vers l'infini. C'est pourquoi, comme rappelé plus haut, on interrompt périodiquement ladite rotation et on inverse son sens. Pour un choix optimum des valeurs des divers paramètres de fonctionnement du dispositif, il convient de noter que le nombre D2 admet un maximum au temps : Sa - D20 tm = S T2 Log ( & ) a (3) Les formules ci-dessus montrent aussi que le nombre D2 de torsions est d'autant plus grand qu'est grande la différence entre les distances a et b C'est pourquoi le guide 13 est disposé à proximité du guide 12 et la poulie 10 est éloignée de ce guide. Dans une réalisation (non montrée) des moyens sont prévus pour asservir la vitesse n de rotation des poulies 14 et 15 autour de la direction f à la vitesse v de déplacement du fil 9. A cet effet, le fil 9 passe sur une poulie sur l'arbre de laquelle est montée une dynamo tachymétrique et le signal produit par cette dynamo est appliqué sur l'entrée de moyens régulateurs agissant sur des moyens de commande faisant partie du bloc 30 (figure 4) de la vitesse du moteur 17. De cette manière, le nombre de torsions de chaque fil autour de son axe pour chaque torsion de l'hélice du toron fabriqué par l'appareil 2 peut rester constant.En effet, le pas de l'hélice du toron est fonction de la vitesse v. On peut également régler cet asservissement pour que reste constant le nombre de torsions de chaque fil autour de son axe par unité de longueur en cas de variation du pas de l'hélice du toron. Dans une autre réalisation (étalement non représentée), la machine comporte un bouton unique de commande auquel sont associés des repères gradués, par exemple en pas d'hélices à fabriquer par l'appareil 2, et qui permet d'agir simultanément sur la vitesse v du défilement du fil 9 (c'est-à-dire sur la vitesse de rotation de la bobine 111 autour de son axe), sur la vitesse n de rotation des poulies 14 et 15 autour de l'axe f et sur les temps tl et t2 de rotation et d'arrêt de ces poulies. Par exemple, ce bouton de commande entrain un arbre sur lequel sont montés des curseurs de potentiomètre agissant sur les moyens de commande, respectivement, de la vitesse v, de la vitesse n et des temps tl et t2. En variante, le temps t2 d'arrêt de la rotation des poulies 14 et 15 précédant l'inversion du sens de rotation est nul. Toutefois, ce temps d'arrêt permet de ne pas conférer au fil une torsion instantanée qui pourrait dépasser les limites habituellement admises. L'invention n'est bien entendu pas limitée au mode d'application et au mode de réalisation envisagée ci-dessus. Elle en englobe au contraire toutes les variantes. En particulier, on a mentionné que le nombre D2 de torsions du fil tend vers zéro quand le temps t tend vers l'infini; toutefois, cette observation n'est valable que si les grandeurs suivantes sont constantes : a, b, n et v. En effet, il est possible de faire varier au moins l'un de ces paramètres en fonction du temps pour que le nombre D2 de torsions par mètre de fil ne tende pas vers zéro quand le temps t tend vers l'infini. Pour obtenir ce résultat, ces variations de paramètres peuvent être effectuées de la façon suivante La vitesse et le sens de rotation de l'organe 13 étant constants, dans un exemple on fait varier périodiquement, autour d'une valeur moyenne, la vitesse v de déplacement du fil. La variation de cette vitesse v est obtenue en agissant, par exemple, sur le tambour de l'appareil 2. I1 est également possible, à vitesse v constante, et sens de rotation constant du guide 13, de faire varier la vitesse n de rotation dudit guide 13 autour d'une valeur moyenne. On peut aussi, les vitesses v et n restant constantes, faire varier les distances a et b. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de torsion autour de son axe longitudinal d'un fil de grande longueur, caractérisé en ce que, étant agencé pour que le fil ne puisse tourner autour de son axe longitudinal en deux points de son trajet de circulation, il comporte un guide disposé entre ces deux points, monté pour empêcher la rotation du fil autour de son axe & cet endroit, des moyens pour faire tourner le guide autour de la direction de déplacement du fil entre les deux points, et des moyens pour faire varier périodiquement au moins llun des paramètres suivants : le sens de rotation du guide autour de son axe, la vitesse de rotation du guide, la vitesse de déplacement du fil, la distance séparant le guide d'un des points, la période de variation de chacun des parametres étant inférieure à une valeur limite qui lui est attachée. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide présente un chemin de guidage pour que le fil forme au moins une boucle lors de son passage dans ce chemin, les directions de ce fil ou cable en amont et en aval de ce chemin de guidage étant alignées. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu 'il comporte deux poulies sur lesquelles le fil est passé pour suivre un chemin en forme de 8. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide est plus éloigné du point amont que du point aval où la rotation du fil autour de son axe longitudinal est empêchée. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel on fait varier périodiquement le sens de rotation du guide autour de son axe, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour faire varier la vitesse de rotation de ce guide en fonction des variations de la vitesse de déplacement du fil. 6.- Procédé d'utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel des moyens sont prévus pour faire varier périodiquement le sens de rotation du guide autour de la ligne de déplacement du fil entre les deux premiers points, caractérisé en ce que la rotation du fil est interrompue pendant un temps donné avant l'inversion du sens de rotation de ce guide. 7.- Machine de fabrication de torons à partir de plusieurs fils, caractérisée en ce quelle comprend des bobines débitrices de fils, à l'aval de ces bobines un nombre de dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 égal à celui des- fils et, à l'aval de ces dispositifs, un appareil de formation du toron. 8.- Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que les guides des dispositifs de torsion sont solidaires d'un support commun, les moyens d'entratnement en rotation de ces guides étant également communs à ces dispositifs et agissant sur ledit support. 9.- Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'en aval du point amont de chaque dispositif de torsion où la rotation du fil correspondant- autour de son axe est empêchée sont disposées des poulies d'axe commun se trouvant en amont des guides respectifs des dispositifs. 10.- Machine selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe de commande propre à agir à la fois sur des moyens de commande de l'appareil de formation d'un toron et sur des moyens de commande desdits dispositifs de torsion de façon qu'une variation du pas de l'hélice formé par ledit appareil entratne une variation correspondante du pas de-torsion de chaque fil autour de son axe. 11.- Machine selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe de commande propre à agir à la fois sur des moyens de commande de l'appareil de formation d'un toron et sur des moyens de commande desdits dispositifs de torsion de façon que reste constant le nombre de torsions de chaque fil autour de son axe par unité de longueur en cas de variation du pas de l'hélice formée par ledit appareil.