Brevet FR2462005A1 — publié le 19810206

La présente invention concerne la fabrication de paires coaxiales utilisées en haute fréquence et destinées tant à la transmission de systèmes analogiques (signaux téléphoniques, radiophoniques, de télévision ...) qu'à la transmission de systèmes numériques à haut débit. D'une façon générale, les paires coaxiales sont constituées par un conducteur intérieur maintenu au centre d'un conducteur tubulaire extérieur par un support isolant approprié de faible permittivité et de faibles pertes diélectriques. Les paires coaxiales sont principalement utilisées pour la transmission de signaux à haute fréquence. La qualité de cette transmission dépend essentiellement de la régularité de l'impédance de ces paires aux différentes fréquences utilisées. Pour obtenir la régularité d'impédance requise, il est nécessaire que les dimensions des différents éléments constituant la paire s'écartent très peu des valeurs nominales. En particulier, la construction d'un conducteur tubulaire extérieur exige une grande précision dimensionnelle. Lorsque plusieurs défauts sont répartis irrégulièrement le long du conducteur tubulaire extérieur, les courants réfléchis par ces défauts se composent. Lorsque ces défauts sont séparés par des distances régulières, les courants réfléchis par ces défauts s'additionnent et peuvent atteindre des valeurs très élevées incompatibles avec une transmission satisfaisante. Du fait de ces défauts, les variations de l'impédance en fonction de la fréquence conduisent à des distorsions pouvant devenir inacceptables pour la transmission. La mesure de l'affaiblissement de réflexion permet de caractériser la régularité de la courbe de variation de 1 'impé- danse en fonction de la fréquence d'une paire coaxiale. Le brevet français nO 2 054 800 déposé par la demanderesse le 28 Juillet 1969 et publié le 7 Mai 1971 a déjà mis en évidence la présence de fluctuations indésirables des courbes impédance-fréquence et affaiblissement-fréquence dues aux variations d'épaisseur du conducteur extérieur pour certaines fréquences dites critiques ainsi qu'aux fréquences correspondant aux harmoniques de ces fréquences. Le brevet précité a montré l'influence des variations cycliques d'épaisseur du conducteur extérieur et préconisé un procédé de laminage des bandes métalliques applicable en particulier à celles de grande largeur desquelles sont tirées, par refendage, les bandes moins larges destinées à la réalisation de conducteurs extérieurs; procédé qui consiste à obtenir, en passe finale de laminage, une bande exempte de défauts périodiques d'épaisseur, la passe ou les passes préalables ayant été effectuées à une épaisseur variant avec la longueur de la bande selon une loi linéaire ou aléatoire. Un tel procédé constitue déjà une solution au problème mais nécessite un agencement particulier du laminoir dans le cas d'une conduite asservie ou une grande habileté de l'opérateur dans le cas d'une conduite manuelle. En particulier ce procédé était mis en oeuvre sur les bandes métalliques de grande largeur, ou ébauches de fort tonnage et nécessite, pour ce laminage, la mise en oeuvre de laminoirs de grande puissance. Ces ébauches sont généralement laminées chez un lamineur professionnel entre des cylindres de grand diamètre afin d'effectuer à chaque passe de laminage une réduction d'épaisseur importante dans le but d'en diminuer le nombre et par conséquent le coût. Divers facteurs peuvent alors introduire des défauts périodiques d'épaisseur sur la bande laminée de grande largeur, défauts qui évidemment subsistent sur la bande refendue : état de surface des cylindres, concentricité des cylindres, imperfections des paliers comportant des roulements à billes ou à galets, etc... En effet, toute irrégularité d'épaisseur se reproduisanipério- diquement le long de la bande introduit des distorsions de la courbe d'impédance-fréquence sur la paire coaxiale et, ce, à une fréquence dite critique et à ses harmoniques. La fréquence fondamentale criti \F t liée à la longueur 1 de la périodicité sur la paire coaxiale par la relation approchée dans laquelle : c = vitesse de propagation de la lumière dans le vide e = permittivité relative de la paire coaxiale La présente invention vise à éviter ce traitement spécial de l'ébauche chez le lamineur tout en s'affranchissant des irregula- rités périodiques d'épaisseur dues aux laminages antérieurs et ce, pour des exigences d'affaiblissement croissantes et pour toute la bande de fréquences transmises. La présente invention préconise des moyens pour calibrer une bande métallique préalablement refendue à la largeur finale pour la réalisation des conducteurs extérieurs de paires coaxiales permettant de rejeter la fréquence critique en dehors de la bande de fréquences transmises. Selon une première caractéristique, le procédé de l'invention permet de calibrer, avec précision et en ligne, une bande métallique d'élaboration courante au moyen d'un dispositif formé de deux cylindres en appui l'un sur 11 autre, l'un d'eux étant pourvu d'un évidement convenablement dimensionné et à fournir la bande ainsi calibrée à la ligne de soudure à une vitesse constante et correspondant au besoin de celle-ci tout en maintenant ladite bande à tension constante. Selon une autre caractéristique on asservit la vitesse de rotation des cylindres à la vitesse en ligne déterminée par la ligne de soudure tout en conservant une tension constante de la bande fournie à ladite ligne. En outre, toute variation d'épaisseur de la bande à calibrer s'accompagne d'une information entraînant une correction de la vitesse de rotation des cylindres du dispositif telle que la bande soit fournie à la ligne de soudure à tension constante et à la vitesse qui convient à ladite ligne. De plus, on maintient constante la tension de la bande métallique en lui appliquant une force égale et opposée. Le dispositif de l'invention comporte essentiellement deux cylindres en appui, un premier cylindre étant pourvu d'un évidement convenablement dimensionné, la vitesse de rotation desdits cylindres étant asservie aux besoins de la ligne de soudure1 lesdits cylindres étant supportés par un chariot mobile pourvu d'un contrepods du côté opposé à la sortie de la bande calibrée afin de maintenir la tension constante de ladite bande à l'entrée de la ligne de soudure, quelles que soient les variations d'épaisseur de la bande à calibrer. Le procédé de calibrage de l'invention est en outre compatible avec les différentes opérations de travail en ligne prévues pour la réalisation du conducteur extérieur de paires coaxiales telles que la formation en tube autour du conducteur intérieur isolé et le soudage. Le procédé de l'invention permet en particulier de s'affranchir des cylindres de grand diamètre sur le laminoir en raison des faibles largeurs des bandes à calibrer. Le calibrage suivant l'invention permet en outre d'obtenir-, par sa précision, des bandes d'épaisseur finale rigoureusement constante en partant de bandes métalliques à tolérances d'épaisseur normalisées. Un tel procédé améliore en outre la régularité de l'impédance, en fonction de la fréquence, de la paire coaxiale et réduit la dispersion de cette impédance. D'autres avantages et caractéristiques apparaitront à la lecturedeladescription suivante illustrée par des figures La figure 1 est un schéma de la ligne de fabrication du conducteur extérieur selon l'invention. La figure 2 est une vue transversale du dispositif de calibrage de la bande métallique selon l'invention. La figure 3 est une vue en élévation du dispositif de calibrage de la bande métallique selon l'invention. La figure 4 est une vue en plan de la figure 3. En se référant à la figure 1, la bande métallique (1) disposée sur un dévidoir (2) est amenée à l'entrée d'une ligne de soudure (3) par l'action d'un organe de tirage (4) motorisé et appartenant à cette ligne, pour prendre progressivement une forme tubulaire par exemple au moyen d'un banc (5) de formation. La bande (1) y est simultanément formée en tube autour d'un conducteur isolé, non représenté sur la figure, et soudée de manière à constituer le conducteur extérieur de la paire coaxiale laquelle est réceptionnée sur l'enrouloir (6). La qualité de la paire coaxiale ainsi réalisée dépend essentiellement de la régularité d'épaisseur de la bande métallique utilisée, indépendamment bien entendu d'autres paramètres se rapportant au conducteur isolé. On se propose donc, pour obtenir la régularité d'épaisseur requise, de disposer, selon l'invention, préalablement à la prise en charge de la bande métallique par la ligne de soudure (3), d'un dispositif de calibrage (7) ; ceci afin de détruire les défauts de nature périodique ou même de nature aléatoire dûs aux opérations antérieures de laminage effectuées au cours dé l'élaboration de la bande, ainsi du reste que ceux pouvant provenir de toute autre détérioration subie par la bande au cours des différentes manutentions et du transport. L'implantation de ce dispositif de calibrage en amont de la ligne de soudure, telle qu'elle est représentée en figure I,implique impérativement que ses conditions de fonctionnement soient compatibles avec celles de la ligne de soudure et permettent la mise en opération de ce dispositif simultanément avec celle de la ligne de soudure, sans que la bande traitée subisse après calibrage une altération pouvant nuire à sa régularité d'épaisseur et en conséquence à la qualité de la paire coaxiale. Le dispositif (7) de calibrage est essentiellement constitué d'un support mobile (8) coulissant, sans frottement, parallèlement au défilement de la bande métallique (1), sur un support fixe (9) au moyen de galets (10). Le support fixe (9) est équipé, comme représenté schématiquement sur la figure 2 de deux cylindres (11) et (12) dont les axes parallèles sont situés dans un même plan vertical. En travail, ces cylindres tournent en appui l'un sur l'autre suivant leurs génératrices de contact,le cylindre inférieur (11) tourne sur deux paliers prenant appui suivant leurs extrémités sur le chariot (8). Le cylindre inférieur (11) présente la particularité, par rapport au cylindre supérieur (12), d'être pourvu d'un évidement central 13 qui, pratiqué concentriquement à son axe, délimite avec grande précision, le dimensionnement de l'épaisseur de la bande (1) à calibrer, en jouant le rôle d'une filière tournante. Le diamètre des cylindres est choisi selon l'invention de telle sorte que la fréquence critique mentionnée dans le préambule soit située en dehors de la bande transmise par la paire coaxiale terminée. Ainsi cette fréquence critique peut être aisément repoussée au-delà de 600 MHz en dotant le dispositif de cylindres ayant des diamètres égaux à 60 mm pour le calibrage de bandes dont la largeur reste du même ordre de grandeur ou inférieure au diamètre des cylindres. Le cylindre supérieur (12) est maintenu en appui sur le cylindre inférieur (11) par l'action de deux vis de pression (14) et (15) agissant respectivement sur les paliers (16) et (17). Ces vis (14) et (15) ont été pourvues, pour être manoeuvrées conjointement ou séparément, d'un dispositif (18) approprié connu en soi, permettant de régler cet appui. Comme représenté schématiquement sur les figures 3 et 4, en opération de calibrage, les cylindres (11) et (12) sont entraînés en rotation par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse (19) accouplé à un moteur à vitesse variable tel qu'un moteur à courant continu (20). Ces dispositifs (19) et (20) sont supportés par le chariot mobile (8). Cependant toute correction de calibrage effectuée par le dispositif (11,12) de l'invention peut introduire un allongement local de la bande métallique (1) se traduisant par une perturbation de la tension de cette bande à l'entrée de la ligne 3 de soudure. I1 importe donc que la tension de cette bande métallique soit constante pour conserver la régularité de l'épaisseur donnée par les cylindres 11 et 12. A cet effet on dispose selon l'invention un contrepoids 21, en arrière du chariot mobile 8, du côté opposé à la sortie de la bande métallique calibrée qui, en agissant sur l'ensemble 8 mobile du dispositif de calibrage dans toute sa course utile, compense toute variation de tension de cette bande 1 par un déplacement sans frottement de ce chariot égal et opposé. Une caractéristique supplémentaire de l'invention consiste..à relier la vitesse de rotation des cylindres à la vitesse de tirage de la ligne de soudure 3. Dans ce but, la vitesse du moteur (20) est asservie à la vitesse de la ligne de tirage de la ligne de soudure commandée par le moteur (22), par l'intermédiaire des dynamos tachymétriques (23) et (24). En plus de l'asservissement de vitesse indiqué ci-dessus, il importe que le chariot mobile (8) du dispositif de calibrage (7) reste dans une position longitudinale moyenne permettant une translation de part et d'autre de cette position moyenne pour rester constamment dans ses limites de fonctionnement à tension constante imposées par le contrepoids (21). En effet, une translation longitudinale du chariot mobile (8) peut être provoquée par différents facteurs notamment par des variations de vitesse de la ligne (3) de soudure lors de son démarrage et de sa montée en vitesse pour atteindre la vitesse normale de fonctionnement. Une autre cause de déplacement longitudinal du chariot mobile (8) peut être due à des variations de l'épaisseur de la bande avant le calibrage. Par exemple, si l'épaisseur de la bande (1) avant le calibrage augmente, et ce, pour une même vitesse de tirage de la ligne (3) de soudure et une même vitesse de rotation des cylindres (11, 12), la vitesse de sortie de bande après calibrage aura tendance à augmenter et en conséquence le chariot mobile (8) se déplacera vers la gauche de la ligne de fabrication représentée en figure 1. Inversement, si l'épaisseur de la bande (1) avant calibrage est plus faible, le chariot mobie (8) se déplacera vers la droite. Pour limiter ces déplacements, et pour rester constamment dans la zone utile de fonctionnement à tenson constante, la position du chariot mobile (8) est contrôlée au moyen du potentiomètre (25) qui donne une information électrique permettant de corriger en permanence la vitesse des cylindres de calibrage (11, 12) afin de maintenir le chariot mobile (8) dans sa position moyenne. Les différentes informations fournies par les dynamos tachymétriques (23) et (24) ainsi que par le potentiomètre (25) après avoir été convenablement conjuguées et exploitées, permettent une montée en vitesse progressive de la ligne de soudure et une correction automatique de la position du chariot mobile en fonction de l'épaisseur de la bande avant calibrage, afin de maintenir dans tous les cas une tension constante de la bande après calibrage. Le procédé selon l'invention permet donc de réaliser le conducteur extérieur de la paire coaxiale dans d'excellentes conditions de régularité d'épaisseur. D'autre part, la cinétique du dispositif de calibrage peut être facilement adaptée, par des moyens technologiques connus, à la vitesse de la ligne de soudure, ce qui permet de ne pas affecter celle-ci. A titre d'exemple, la vitesse de fonctionnement du dispositif, objet de la présente invention, peut aller de quelques mètres par minute à plus de 100 mètres par minute, sa limitation n'étant donnée uniquement que par la vitesse maximale de soudure. De plus, le procédé selon l'invention permet, compte tenu de la régularité d'épaisseur de la bande après calibrage, une plus grande homogénéité de l'impédance des différentes paires coaxiales fabriquées ainsi qu'une amélioration notable des irrégularités d'impédance à caractère aléatoire lesquelles sont généralement mises en évidence au moyen des mesures par impulsions faisant partie des techniques connues de contrôle courant des paires coaxiales. I1 permet en outre, à l'utilisateur qui le désire, l'installation d'un contrôle en continu de la régularité d'épaisseur de la bande calibrée par l'enregistrement des informations données par des jauges appropriées de mesure d'épaisseur selon les techniques connues. De même, il est possible d'utiliser une jauge de mesure d'épaisseur de la bande avant calibrage. Des enregistrements de l'épaisseur de la bande avant et après calibrage au moyen du dispositif (7) de l'invention ont permis de mettre en évidence une réduction de l'amplitude des irrégularités d'épaisseur dans un rapport de l'ordre de 5 à 10 fois. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de conducteur tubulaire extérieur de paire coaxiale utilisée en haute fréquence à partir d'une bande métallique laminée dans lequel la bande est soudée par tout moyen connu en soi autour d'un conducteur intérieur maintenu au moyen d'un support isolant, procédé visant à rejeter la fréquence critique correspondant à la longueur développée à des fréquences supérieures à la bande transmise, procédé caractérisé par le fait qu'on calibre avec précision et en ligne une bande métallique d'élaboration courante au moyen d'un dispositif formé de deux cylindres en appui l'un sur l'autre, l'un d'eux étant pourvu d'un évidement convenable dimensionné et en ce qu'on fournit la bande ainsi calibrée à la ligne de soudure à une vitesse constante et correspondant au besoin de celle-ci tout en maintenant ladite bande à tension constante. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'on asservit la vitesse de rotation des cylindres à la vitesse en ligne déterminée par la ligne de soudure tout en conservant une tension constante de la bande fournie à ladite ligne. 3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que toute variation d'épaisseur de la bande à calibrer s'accompagne d'une information entraînant une correction de la vitesse de rotation des cylindres du dispositif telle que la bande soit fournie à la ligne de soudure à tension constante et à la vitesse qui convient à ladite ligne. 4 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on maintient constante la tension de la bande métallique en lui appliquant une force égale et opposée. 5 - Dispositif de fabrication du conducteur tubulaire extérieur de paire coaxiale utilisée en haute frequence à partir d'une bande métallique laminée selon un processus d'élaboration courante, dispositif caractérisé par le fait que la bande métallique initiale est calibrée en ligne au moyen de deux cylindres en appui, un premier cylindre étant pourvu d'un évidement convenablement dimensionné, la vitesse de rotation desdits cylindres étant asservie aux besoins de la ligne de soudure1 lesdits cylindres étant supportés par un chariot mobile pourvu d'un contrepoids du côté opposé à la sortie de la bande calibrée afin de maintenir la tension constante de ladite bande à l'entrée de la ligne de soudure, quelles que soient les variations d'épaisseur de la bande à calibrer.