Brevet FR2451880A1 — publié le 19801017

La présente invention est relative aux bobineuses et elle concerne plus particulièrement les dispositifs pour le bobinage de microfil. La présente invention peut être utilisée pour le bobinage de matériaux filiformes extrêmement fins à diamètres inférieurs à 50 microns. Elle est surtout applicable à la production de résistances bobinées et au bobinage d'enroulements en fils isolés extrêmement fins à diamètres qui se mesurent en microns. A l'heure actuelle, l'industrie électronique utilise largement pour la production de résistances bobinées et de divers enroulements, des fils isolés extrêmement fins ayant des diamètres inférieurs à 50 microns. On sait que de tels fils ont une valeur de résistance limite à la rupture de l'ordre de 50 grammes et moins. I1 arrive assez souvent, cependant, que ce ne soit pas la résistance limite à la rupture, mais la stabilité des paramètres physiques du matériau du fil qui détermine la nécessité d'une valeur extrêmement faible de la tension du fil au cours fu bobinage. Dans ce cas, la valeur de tension du fil au cours du bobinage du fil ne doit pas dépasser quelques grammes ou même quelqu fractions d'un gramme.Ces circonstances impliquent des exigences particulièrement sévères pour les dispositifs de bobinage dé 'fils extrêmement fins ayant des diamètres qui se mesurent en microns. Le dispositif doit donc assurer un mouvement du fil en douceur et sans à-coup. Pendant la fabrication de résistances bobinées et de divers enroulements, il se présente souvent la nécessité d'un changement de direction du bobinage du fil. On conçoit alors que, dans ce cas, les moyens de rotation des bobines fournisseuse et réceptrice et les éléments qui y sont liés doivent posséder une inertie la plus petite possible.De plus, au cours du bobinage du fil, des variations de l'effort de tension de ce dernier surgissent inévitablement; c'est pourquoi le dispositif doit lasso rer un maintien de la valeur rigoureusement constante de oeteffort Une exigence non moins importante que doit satisfaire un dispositif pour le bobinage de fils à diamètres qui se mesurent en microns, est sa construction simple, ainsi qu'une simplicité, une fiabilité et une longévité en exploitation. Le trait caractéristique de plusieurs dispositifs connus pour le bobinage de fils extrêmement fins, ayant des diamètres qui se mesurent en microns, est leur ressemblance de principe avec les machines-outils connues pour le bobinage de fils gros. En règle générale, on peut constater que le schéma cinématique structural en est resté inchangé, ce schéma comportant un moyen de rotation primaire auquel sont associées, moyennant des transmissions mécaniques de tous les genres possibles, les autres parties mobiles du dispositif. Les faibles efforts de tension nécessaires pour le bobina -ge de fils à diamètres qui se mesurent en microns ont amené à une diminution des dimensions des dispositifs à bobiner, mais ces derniers sont restés purement mécaniques. On connaît par exemple, un dispositif pôur le bobinage de fils isolés à diamètres qui se mesurent en microns (voir le certificat d'auteur URSS NO 550685) qui comprend un tambour de réception relié à un dispositif de commande par l'intermédiaire d'un manchon coulissant, un levier sollicité par un ressort et agissant sur ledit manchon, et un galet menant relié cinématiquement au levier. De plus, le dispositif comporte un porte-train et un engrenage planétaire constitue par un pignon satellite et une roue dentée.Le galet ment est fixé, de façon coaxiale, sur le pignon satellite. Une extrémité du porte-train est fixée sur l'axe du pignon satellite et l'autre, sur l'axe de la roue dentée. La liaison cinématique entre le galet menant et le levier est réalisée par l'intermédiaire du porte-train et d'une bielle. La variation de la tension du fil au cours du bobinage déséquilibre les efforts agissant sur le galet menant, par suite de quoi ce dernier se déplace avec le pignon satellite dans une ou autre direction suivant l'effort résultant. Le porte-train agit alors, par l'intermédiaire de la bielle, sur le levier qui met à son tour le manchon en action. Suivant la direction de 1 'é- cart du galet menant, il se produit une augmentation ou une diminution du glissement du manchon qui amène à une diminution ou une augmentation du nombre de tours du tambour de réception-et, de ce fait, l'effort de tension du fil. diminue ou augmente. Le tambour de réception relié au manchon coulissant et le galet menant relié au pignon satellite de l'engrenage planétaire possèdent une grande inertie qui influence très défavorablement la précision de maintien de la valeur imposée de l'effort de tension du fil à bobiner. Le manchon coulissant actionné par le galet menant par l'intermédiaire du porte-train, de la bielle et du levier ne peut pas assurer une variation en douceur du nombre de tours du tambour de réception lors d'une variation de 1 'effort de tension du fil à bobiner, c' est-à-dire que des àcoups du fil sont inévitables. De plus, la channe de réaction, très complexe et longue, ne peut pas assurer un rétablissement rapide et précis de la valeur imposée de l'effort de tension du fil après sa variation.Comme on l'a déjà mentionné, l'effort de tension au cours du bobinage de microfils ayant des diamètres qui se mesurent en microns, varie entre les fractions de gramme et plusieurs dizaines de grammes. Compte tenu de toutes ces circonstances, on voit qu'un tel dispositif n'assure pas un maintien précis de la valeur imposée de l'effort de tension du fil au cours du bobinage. I1 faut aussi noter que la cinématique de ce dispositif est complexe et, par conséquent, peu f-iable en exploitation. On connait un dispositif pour la stabilisation de la tension au cours du bobinage du fil (voir le certificat d'autèur URSS Ne 398484) qui supprime partiellement les inconvénients inhérents au dispositif examiné ci-dessus. I' Ce dispositif comprend des-broches pour fixer les bobines fournisseuse et réceptrice, un moyen de rotation des broches et un détecteur de tension du fil à bobiner la sortie dudit détecteur étant reliée électromécaniquement au moyen de rotation des broches. Le moyen de rotation des broches est constitué par un électromoteur, une chaine cinématique pour lier l'électromoteur à la broche de fixation de la bobine fournisseuse, et un manchon électromagnétique pour relier ledit électromoteur à la broche de fixation de la bobine de réception.Le détecteur de tension du fil à bobiner est conçu selon le principe d'un dynamomètre à ressort dont le levier commande des contacts électriques. Ces contacts sont reliés au servo-moteur dont l'arbre est lié au curseur d'un autotransformateur assurant la variation de la tension au manchon électromagnétique. Les contacts électriques commandés par le levier du détecteur de tension du fil, le servo-moteur et l'autotransformateur constituent la chaîne électromécanique à réaction. Lorsque la valeur de l'effort de tension du fil à bobiner dévie dans un sens ou un autre par rapport à la valeur imposée de la tension, le levier du détecteur de tension s'écarte de sa posi tion neutre et ferme le contact correspondant de l'autotransformateur. Selon le sens de rotation de i'arbre du servo-moteur, le curseur de l'autotransformateur relié audit servo-moteur se dépla- ce dans l'une ou l'autre direction, et de ce fait la tension ap pliquée au manc-hon électromagnétique diminue ou augmente. En résultat, le nombre de tours de la bobine réceptrice diminue ou augmente lui aussi, cette diminution ou augmentation ayant pour effet une diminution ou une augmentation de l'effort de tension du fil, alors que le levier du détecteur de tension revient à sa position neutre. Ce dispositif, en comparaison de celui examiné précédemment, permet de maintenir avec une plus grande précision la valeur imposée de l'effort de tension du fil à bobiner, ce qui est obtenu grâce à l'utilisation d'une channe électromécanique à réac-tion. De plus, la cinématique du dispositif est plus simple. Il faut cependant prêter attention aux circonstances suivantes. La bobine de réception (liée rigidement à l'arbre de sortie du manchon électromagnétique par l'intermédiaire de sa broche) et la bobine fournisseuse (liée rigidement à l'arbre de î,'électro- moteur d'entrainement par sa broche et la transmission cinématique) possèdent une grande inertie. La réaction électromqcanique ne peut pas s'opposer de façon efficace aux forces dtinertie surgissant lors de la variation du nombre de tours des bobines réceptrice et fournisseuse. On saint que le fonctionnement d'un manchon électromagnétique est basé sur la coopération des pales magnéto= ques.De ce fait, une transmission de rotation en douceur est impossible lorsque les forces d'inertie de rotation de l'arbre de sortie du manchon sont sensiblement égales ou inférieures aux forces de coopération des piles magnétiques du manchon. Cela a pour conséquence que la bobine de réception va tourner avec à coups lors du bobinage à faibles vitesses. La liaison du détecteur de tension à la commande de la bobine de réception provoque une flèche du fil lors de la diminution du nombre de tours de ladite bobine au cours du bobinage à-vitesses élevées. Le maillon mécanique est constitué par l'arbre du servo-moteur et le curseur de l'autotransformateur, qui entre dans l'ensemble de la channe à réaction purement électrique. En fin de compte, toutes ces circonstances influencent défavorablement la précision de maintien de la valeur imposée de la tension du fil à bobiner. Au surplus, la construction de ce dispositif est assez complexe. Le but de la présente invention est de supprimer les inconvénients précités. L'invention vise la construction d'un dispositif pour le bobinage de microfil telle que la réalisation du moyen de rotation des broches et la liaison du détecteur de tension du fil avec ledit moyen permettent d'assurer avec une précision élevée le maintien de la valeur imposée de la tension du fil à bobiner dans une large plage de vitesses de bobinage. Selon-l'invention, le dispositif pour le bobinage de microfils comprend des broches pour fixer des bobines fournisseuse et réceptrice, un moyen de rotation des broches et un détecteur de tension du fil à bobiner dont la sortie est reliée audit moyen de rotation des broches1 et il est caractérisé par le fait que le moyen de rotation des broches est constitué par des commandes individuelles, chacune d'elles comportant un alésage-en matériau magnétique doux solidaire de la broche et un enroulement pour créer un champ magnétique rotatif autour de l'alésage, 1a sortie du détecteur de tension du fil à bobiner étant reliée électriquement à la commande de la broche de fixation de la bobinelfournis- seuse. Grâce au fait'que les broches de fixation des bobines réceptrice et fournisseuse sont reliées directement aux commandes individuelles, sans aucun maillon cinématique intermédiaire,'les bobines fixées sur ces broches ont une faible inertie. Grâce à une telle réalisation des commandes la rotation des broches est absolument régulière pour n'importe quel nombre de tours dans les limites de toute la gamme possible des vitesses. La liaison de la sortie du détecteur de tension avec la commande de la broche de fixation de la bobine fournisseuse évite toute possibilité d'une flèche du fil à bobiner en cas de diminution de la vitesse de rotation de la bobine de réception. De plus la liaison est électrique et assure une rapidité maximale pour le réglage du nombre de tours de la commande de la bobine fournisseuse suivant la variation de l'effort de tension du fil à bobiner.Tout cela assure une haute précision de maintien à la valeur imposée de l'effort de tension. Avantageusement les alésages-des commandes des broches sont réalisés en forme de cylindres creux. Une telle disposition permet de réduire au minimum l'inertie des commandes. Ci-après, la présente inventionva être expliquée à l'aide de la description détaillée d'un exemple de réalisation faisant référence au dessin annexé dont la figure unique représente schématiquement le dispositif pour le bobinage de microfil selon l'invention. Le dispositif pour le bobinage de microfil à diamètres qui se mesurent en microns comprend des broches 1 pour la fixation d'une bobine fournisseuse 2 et d'une bobine réceptrice 3, un moyen de rotation des broches 1 et un détecteur 4 de tension du fil 5 à bobiner. Le moyen de rotation des broches 1 est constitué par des commandes 6 individuelles, chacune d'elles comportant un alésage 7 en matériau magnétique doux, solidaire de la broche 1, et un enroulement 8 pour créer un champ magnétique rotatif autour 'dudit alésage 7. Les alésages 7 sont réalisés en forme de cylindres creux, grâce à quoi les commandes 6 possèdent une faible indes tie. Le détecteur 4 de tension- du fil 5 à bobiner est-constitué par un levier oscillant 9, un galet 10 et une résistance variable 11.La résistance variable Il est reliée à l'enroulement 8 de la commande 6 de la bobine fournisseuse 2 à travers un amplificateur 12 à réaction et un autotransformateur 13, Pour assurer ie'rebobi- nage du fil 5, il est prévu un amplificateur 14 à réaction relié à l'enroulement 8 de la commande 6 de la bobine réceptrice 3 par l'intermédiaire d'un second autotransformateur 13. Au cours du re-. bobinage, la résistance variable 11 du détecteur 4 de tension doit être reliée à l'amplificateur 14. Pour assurer la possibilité d connecter la résistance variable 11 alternativement à l'amplifica- teur 12 et à l'amplificateur 14, on utilise un commutateur 15. Les enroulements 8 des commandes 6 sont alimentés à partir d'un transformateur 16 connecté aux amplificateurs à réaction 12 et 14. Des commutateurs 17 servent à changer le sens de rotation des comman- des 6. Le dispositif fonctionne de façon suivante. La bobine fouo nisseuse 2 et la bobine réceptrice 3 se fixent sur leurs broches 1. De la bobine fournisseuse 2, on fait passer le fil 5 à travers le galet 10 du détecteur 4 de tension et on le fixe sur la bobine réceptrice 3. L'effort nécessaire de la tension du fil 5 à bobiner est obtenu grace à la différence des valeurs des moments de rotation que possèdent la bobine réceptrice 3 et la bobine fournisseuse 2. Cela est obtenu en appliquant une tension appropriée à l'enroulement 8 des commandes 6 à partir des autotransformateurs 13. Comme conséquence de l'application de la tension aux enroulements 8 des commandes 6, des champs magnétiques rotatifs se créent autour de ces enroulements.Sous l'action de ces champs, les alé sages 7 des commandes 6 réalisés en matériau magnétique doux et ne présentant aucune rainure ni aucun bobinage commencent à tourner. La rotation des alésages 7 s'effectue absolument en douceur quel que soit le nombre de tours. Cette propriété des commandes 6 les diffère avantageusement des électromoteurs de tous les genres, dans lesquels la rotation des rotors s'effectue avec à-coups lors que le nombre de tours est petit. La bobine réceptrice 3 et la bobine fournisseuse 2 fixées sur les broches 1 soumises à un mouvement de rotation par les alésages 7 en forme de cylindres creux fixés sur lesdites broches , possèdent une très faible inertie, ce qui est très favorable au maintien précis de la valeur imposée de la tension du fil 5 à bobiner.Une modification du diamètre de la bobine réceptrice 3 et de la bobine fournisseuse 2 provoque, au cours du bobinage, une variation de la grandeur de l'effort de tension du fil 5, par suite de quoi le levier oscillant 9 du détecteur 4 de tension tourne et fait changer la valeur ohmique de la résistance viable 11, reliée à la commande 6 de lalbbbine fournisseuse 2 à travers l'amplificateur 12 à réaction, et-l'auto transformateur 13 provoque une variation correspondante du nombre de tours effectués par cette bobine. De ce fait, il se produit un rétablissement de la valeur imposée de lteffort de tension du fil 5.La réaction purement électrique entre le détecteur 4 de tension et la commande 6 possède une très grande rapidité ce qui a aussi une grande importance pour assurer le maintien précis de la valeur imposée de l'effort de tension. La liaison entre le détecteur 4 de tension et la commande 6 de la bobine fournisseuse 2 évite toute possibilité d'une flèche du fil 5 à bobiner en cas de diminution du nombre de tours effectués par la bobine réceptrice ce 3. Un changement de la direction de bobinage nécessaire, par exemple, pour le bobinage résistances est obtenu par le chang ment du sens de rotation de la bobine réceptrice 3 en commutant l'enroulement 8 de la commande 6 de cette- bobine à l'aide du commutateur 17 correspondant, le sens de rotation de la bobine fournisseuse 2-restant inchangé. S'il est nécessaire de rebobiner le fil 5 de la bobine 3 sur la bobine 2, il faut commuter, par le commutateur 15, la résistance variable Il du détecteur 4 de sorte qu'elle est branchée à l'amplificateur 14 à réaction au lieu de l'amplificateur 12 et changer la position des commutateurs 17 des enroulements 8 des commandes 6 à l'inverse. En fonction de la valeur nécessaire de l'effort de tension du fil 5 à bobiner, le dispositif peut avoir les régimes suivants de fonctionnement des commandes 6 de la bobine réceptrice 3 et de la bobine fournisseuse 2. 1) Les commandes 6 de la bobine réceptrice 3 et de la bobine fournisseuse 2 sont mises en marche en sens inverse de sorte que le moment de rotation de la commande de la bobine réceptrice 3 dépasse considérablement le moment de rotation de la commande 6 de la bobine fournisseuse 2. Si,à ce moment, les bobines 2 et 3 n'étaient pas reliées par le fil 5, elles commenceraient à tourner en sens inverse. Reliées par le fil 5, les bobines 2 et 3 effectuent leur mouvement de rotation dans le sens de rotation de la commande 6 de la bobine réceptrice 3. Dans ce cas, la commande 6 de la bobine 2 àit office de frein électromagnétique. L'effort de tension du fil 5 est égal à la différence entre le moment de rotation de la commande 6 de la bobine réceptrice 3 et le moment de rotation de la commande 6 de la fournisseuse.2.En faisant varier la valeur de la tension appliquée à lenroulement 8 de la commande 6 de la bobine fournisseuse 2, on peut faire varier l'eS fort de tension du fil 5 à bobiner dans de très larges limites. Ce régime de fonctionnement des commandes 6 assure la. pos- sibilité d'obtenir des efforts de tension allant de quelques dix2 mes de gramme jusqu'à la limite de rupture du fil 5 à bobiner. 2.)Les commandes 6 de la bobine réceptrice 3 et de la bobine fournisseuse 2 sont mises en marche dans le même sens mais avec des vitesses de rotation différentes, la vitesse de rotation de la commande 6 de la bobine réceptrice 3 étant supérieure-à la vitesse de rotation de la commande 6 de la bobine fournisseuse 2. Dans ce cas, la commande 6 de la bobine fournisseuse 2 freine la commande 6 due la bobine réceptrice 3 ce qui donne notamment naissance à un effort de tension. La variation de l'effort de tension du fil 5 à bobiner est obtenue en faisant varier la tension appas quée à l'enroulement 8 de la commande 6 de la bobine fournisseuse 2. Ce régime de fonctionnement des commandes 6 assure la possibilité d'obtenir des efforts de tension de l'ordre de quelques dizaines de milligramme et moins. 3.)Les commandes 6 de la bobine réceptrice 3 et de la bobine fournisseuse 2 sont mises en marche dans un même sens et avec des vitesses de rotation égales. Dans ce cas, l'effort de tension du fil 5 à bobiner est égal à la force de frottementtyant lieu dans laxe de rotation du galet 10 du détecteur 4 de tension. La grandeur de l'effort de tension est ici de l'ordre des fractions d'un milligramme. A partir de cet exemple particulier de réalisation de la présente invention et de la des-cription-du fonctionnement, l'homme de l'art peut atteindre les buts de l'invention dans le cadre défini par les revendications; des modifications insignifiantes peuvent être apportées à la construction du dispositif pour le bobinage de microfil sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Toutes ces modifications doivent donc être considérées comme entrant dans le cadre de l'invention défini par les revendications. La présente invention assure une grande précision de maintien de la valeur imposée de l'effort de tension du fil à bobinez Le dispositif assure le bobinage de fils avec des efforts de tension allant des fractions d'un milligramme jusqu'à la, limite de rupture du fil à bobiner. Gr ce à cela, le dispositif est capable de bobiner des fils aussi fins que l'on désire. Ce dispositif peut être utilisé non seulement pour le bobinage de fils extrêmement fins ayant des diamètres qui se mesurent en microns, mais aussi pour le bobinage de fils plus gros. De même, il peut être utilisé tant pour le bobinage de fils que pour le bobinage de divers matériaux filiformes. Le dispositif assure le bobinage à des vitesses allant de 10 à 5 tr/mn jusqu'à 2300 à 2500 tr/mn. il est d'une construction simple et se compose des ensembles fonctionnels unifiés. Ce dispositif est très pratique et fiable en exploitation. -REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour le bobinage de fils,notamment de microfilms, comprenant des broches pour fixer des bobines fournisseuse et ré ceptrice, un moyen de rotation des broches et un détecteur de tension du fil à bobiner dont la sortie est électriquement reliée audit moyen de rotation des broches, caractérisé en ce que le moyen de rotation des broches est constitué par des commandes électriques individuelles, chacune d'elles comportant un alésage en matériau magnétique doux solidaire de la broche et un enroulement pour créer un champ magnétique rotatif autour de l'alésage, la sortie du détecteur de tension du fil à bobiner étant reliée électriquement à la commande de la broche de fixation de la bobine fournisseuse. 2.- Dispositif pour le bobinage de microfil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les alésages des commandes des broches sont réalisés en forme de cylindres creux.