Brevet FR2492578A1 — publié le 19820423

La présente invention concerne un procédé de fabrication de condensateurs bobinés, dans lequel on enroule suivant une spirale à vitesse angulaire décroissante V a une pluralité de rubans souples formant condensateur, dont la vitesse linéaire Vt est compatible avec les matériaux utilisés, procédé dans lequel la vitesse angulaire Va est commandée par un signal électrique, de sorte que la vitesse linéaire VX reste sensiblement constante. L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. D'une façon générale, le bobinage des condensateurs électriques, utilisant des rubans ou fims souples, tels que papier métallisé, matière plastique métallisée, où aluminium dans le cas des condensateurs électrolytiques, consiste à enrouler selon une spirale, deux ou plusieurs films souples. Pour une largeur donnée desdits films, la capacité du condensateur ainsi réalisé est déterminée par le nombre de tours de l'enroulement. Afin d'obtenir un rendement optimal, cette opération de bobinage est généralement effectuée à la vitesse de défilement maximum compatible avec le type de film souple utilisé. La longueur de la circonférence de chaque spire augmentant à ciiaque tour, il est par conséquent nécessaire de faire décroître progressivement la vitesse de rotation des organes de bobinage desdits condensateurs. I1 est donc nécessaire d'asservir à chaque instant la vitesse de rotation desdits organes à la vitesse linéaire maximum desdits films souples. Différents procédés ont été utilisés jusqu'à ce jour pour réaliser cet asservissement. I1 est connu, par exemple, d'utiliser des rouleaux en contact avec les films souples, sur lesquels sont placés des codeurs angulaires délivrant des signaux de fréquences variable suivant la vitesse de rotation. Ce signal de fréquence variable permet d'agir sur la vitesse de-rota- tion du moiteur, et de contrôler celle-ci. Un tel procédé présente cependant l'inconvénient d'une grande inertie dueà la présence des rouleaux : en effet pour éviter les glissements relatifs entre le film souple et le rouleau, on est généralement conduit à limiter les accélérations et décélarations du film, ce qui réduit considérablement les performances des machines fonctionnant selon ce procédé. D'une façon générale, tous les procédés connus, utilisant la mesure d'une grandeur mécanique sont rapidement limités dans leur performance, et il en découle obligatoirement un manque de précision dans les valeurs des condensateurs réalisés selon ces procédés. En effet, le signal électrique résultant de la conversion de ces grandeurs mécaniques est entâché d'une erreur qui nuit à la bonne marche du procédé. Le procédé selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients. A cet effet, il est caractérisé en ce que le signal électrique de commande de la vitesse angulaire Va est à chaque instant fonction de la capacité Cx du condensateur ainsi formé. La mesure directe de la capacité du condensateur en cours de bobinage permet en effet d'engendrer un signal électrique directement fonction de celle-ci, permettant ainsi de commander la vitesse angulaire de rotation du film souple. Différents procédés de mesure rapide de capacités, bien connus de l'homme de l'art, peuvent être utilisés tels que par exemple les ponts de comparaison de capacités, les impédancemètres, les phasemètres intégrateurs, etc... Tout ces procédés permettent d'engendrer un signal électrique directement fonction de la capacité du condensateur. Suivant le procédé de mesure de la capacité instantanée du condensateur, l'homme de l'art utilisera des moyens connus en soi pour transformer cette valeur en un signal de com mande de la vitesse angulaire V a Selon un mode préférentiel de réalisation, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le signal électrique est fonction de la différence entre une valeur prédéterminée CO et la valeur instantanée Cx de la capacité.De préférence, cette fonction sera proportionnelle à la différence CO - Cx de ces capacités. Un tel mode de réalisation de l'invention est particulièrement simple à réaliser et présente de nombreux avantages. On peut, suivant l'application envisagée, faire suivre à la fonction différentes lois de variation. Cette fonction peut être linéaire, permettant un ralentissement progressif de la vitesse de rotation Va, et l'arrêt de la machine lorsque la valeur de la capacité Cx a atteint la valeur désirée CO. La loi peut être du type "binaire", de sorte que la vitesse linéaire du défilement du film souple reste maximum jusqu'à ce que la valeur de la capacité soit légèrement inférieure à la valeur désirée CO. La vitesse linéaire est alors réglée à une valeur faible permettant d'ajuster de façon très précise la valeur de la capacité Cx à la valeur désirée CO. La vitesse linéaire est alors réglée à une valeur faible permettant d'ajuster de façon très précise la valeur de la capacité Cx à la valeur désirée CO Cette loi peut également être exploitée pour délivrer une pluralité de programmes de vitesses et d'informations exploitables pour réaliser des condensateurs dits "multiples", c'est-à-dire rassemblant sur un même élément bobine plusieurs capacités ayant - ou n'ayant pas - entre elles de points équipotentiels communs, et avec - ou sans - connexions accessibles de l'extérieur. Un tel mode de réalisation de l'invention peut également être étendu à la réalisation de circuits incorporant des inductances pour réali ser des circuits LC, ce qui s'obtient aisément, par exemple, en interrompant une des armatures qui constitue un condensateur et en utilisant la self présentée par l'autre armature enroulée dans l'élément. Le procédé selon l'invention s'applique de façon générale à la réalisation de condensateurs électriques de type bobiné. On pourra par exemple utiliser des films de matériaux diélectriques métallisés tels que le papier métallisé, les films de matière plastique métallisés tels que le polyester (plus particulièrement le polyterephtalate d'éthylène, le polycarbonate, le polysulfone, les polyolefines, le polystyrène, etc Ce procédé s'applique également à la réalisation de condensateurs du type électrolytique ayant des armatures en film métallique mince tel que l'aluminium, le zinc, etc ... L'épaisseur des matériaux utilisés pourra varier dans les limites habituelles pour la fabrication de ce type de condensateur, c'est-à-dire généralement entre 2 et 25 . Lorsque l'opération de bobinage est terminée, c'est à-dire lorsque la valeur de la capacité Cx est égale à CO, le film souple est alors découpé, et les condensateurs sont ensuite réalisés de la manière habituelle.: L'invention concerne également un dispositif de fabrication de condensateurs bobinés, mettant en oeuvre le procédé ci-dessus. Dans ce but, le dispositif selon l'invention comporte des moyens de déroulement à vitesse linéaire Vt, d'une pluralité de bobines de rubans souples, des moyens d'enroulement en sprirale sur un même axe, de la pluralité de rubans souples formant un condensateur, des moyens d'entraînement. en rotation, à vitesse angulaire Va, desdits moyens d'enroulement, et des moyens de commande de la vitesse angulaire V a desdits moyens d'entraînement, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande sont constitués par des moyens de mesure de la valeur instantanée de la capacité du condensateur, lesdits moyens engendrant un signal de commande desdits moyens d'entraînement tels que la vitesse linéaire V reste sensiblement constante. Selon un mode préférentiel de réalisation, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens de comparaison de ladite capacité Cx avec une capacité étalon CO, associés auxdits moyens de mesure et délivrant un signal de commande fonc tion de la différence CO - C des valeurs desdites capaci x tés. Selon une variante de réalisation, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que les moyens de comparaison sont reliés à des moyens de commutation qui délivrent, dans une première position, un signal de commande qui maintient la vitesse linéaire Vt sensiblement constante et qui basculent dans une deuxième position lorsque la valeur CO - Cx devient inférieure à une valeur de référence CO - E, et délivrent un signal de commande qui maintient la vitesse angulaire V à vitesse lente V a o Afin de pouvoir arrêter l'opération de bobinage lorsque le condensateur Cx a une capacité égale à CO, le dispositif selon cette variante comporte également des moyens pour stopper la rotation du moteur M lorsque la différence C - C s'annule. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants donnés à titre non-limitatif conjointement avec les figures qui représentent - la figure 1, un schéma synoptique de l'invention, - la figure 2, un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 3, un diagramme de variation des tensions en différents points du circuit de la figure 2. Sur la figure 1, deux films souples de diélectrique métallisés respectivement 1 et 2 sont enroulés en spirale autour d'un axe 6, formant un condensateur bobiné 5. Deux rouleaux métalliques, respectivement 3 et 4, en contact avec la face métallisée des films 1 et 2, sont reliés à des moyens de mesure 9 de la capacité formée par les deux films souples 1 et 2. Ces moyens de mesure 9 sont connectés à l'une des entrées 10 d'un comparateur dont l'autre entrée ll est reliée au tachymètre 8 couplé au moteur 7 d'entrainement de l'axe 6. Le comparateur 12 délivre un signal de sortie 13 qui permet de commander la vitesse de rotation du moteur 7.Ce signal de sortie 13 est fonction de la différence entre le signal issu de la mesure de la capacité réelle du condensateur 5 et du signal engendré par le tachymètre 8, proportionnel à la vitesse angulaire de rotation de l'axe 6. Sur la figure 2, est représenté un exemple de réalisation de l'invention. Sur cette figure, les mêmes moyens que ceux de la figure 1 portent les mêmes références. Le transformateur T voit son primaire alimenté par une tension alternative variant entre 10 Hz et 100 HHz (la fréquence est fixée par la valeur des condensateurs à réaliser afin que l'impédance présentée par ces derniers reste compatible avec les liaisons électriques et les circuits usuels). Les deux extrémités de son secondaire sont reliées respectivement aux condensateurs CO et Cxl tandis que son point milieu est connecté à la masse Les condensa teurs CO et C sont reliés en 21 à une première entrée x d'un amplificateur opérationnel 20 dont la seconde entrée est à la masse.La sortie de cet amplificateur 20 est relié par l'intermédiaire d'un condensateur 22 au point commun des diodes D1 et D2 connectées respectivement, par l'intermédiaire des résistances R1 et R2 à chacune des extrémités du secondaire du transformateur T. Le signal issu de ce point commun est envoyé sur la base du transistor T11 polarisé dans son collecteur par la résistance R3 et dans son émetteur par la résistance R4. Le collecteur du transistor T1 est également relié à la base du transistor T2 polarisé dans son collecteur par la résistance R5 et dans son émetteur par la résistance R6. L'émetteur du transistor T2 est également relié à une première extrémité d'un potentiomètre P1 dont l'autre extrémité est connectée à la tension d'alimentation +V, ainsi que les résistances R3 et R5.Le curseur du potentiomètre P1 est relié à une première entrée 23 d'un amplificateur comparateur 26 dont la seconde entrée 24 est reliée au tachymètre 8. La sortie 25 du comparateur 26 est reliée, par des moyens non représentés sur la figure, au moteur 7 d'entraînement de l'axe de rotation 6. Cette disposition assure l'asservissement de la vitesse du moteur 6 à la valeur de la tension de consigne délivrée par P1 à l'entrée 23. Le fonctionnement de ce dispositif va maintenant être expliqué en liaison avec la figure 3 sur laquelle sont représentées les variations en fonction du temps de la tension aux points 1 et 2 du circuit de la figure 2. A l'instant t = O, la valeur de la capacité Cx est nulle, tandis qu'à l'instant t = t1, celle-ci a atteint la valeur CO. La tension au point 1 en sortie de détection synchrone assurée par les diodes D1 et D2 a une valeur finie et maximum V1 max, pour C = O,elle est nulle pour Cx = CO. x La tension au point 2, sur le curseur du potentiomètre P1 a donc une valeur maximum lorsque Cx = soit V2 sur la figure 3. Le moteur 7 étant lancé à vitesse maximale compatible avec le type de condensateurs en cours de bobinage, le tachymètre 8 délivre une tension qui est comparée à la tension de sortie 2 du potentiomètre P1. En cas de différence de tension entre les points 23 et 24, l'amplificateur 26 délivre un signal d'erreur qui permet de modifier, à l'aide de moyens comme en soi non représentés sur la figure 2, la vitesse de rotation du moteur M afin d'amener la tension au point 24 à la même valeur que celle au point 23. I1 s'agit donc d'un asservissement bien connu de l'homme de étant. Le réglage du potentiomètre P1 permet en fait de con trôler la vitesse de rotation du moteur au cours du bobinage. Si l'on place le curseur du potentiomètre de façon à ce que la tension en 2 soit égale à +V (curseur de P1 complètement à gauche sur la figure), la tension en 23 reste tout au long du bobinage égale à V et la vitesse angulaire du moteur M serait constante. Ceci est représenté par la courbe A sur la figure 2. Lorsque le curseur de P1 est placé dans différentes positions, de la gauche vers la droite sur la figure, les variations de tension au point 2 sont représentées par les différentes courbes B, C, D, etc.., A l'instant t1, les tensions au point 2 sont respectivement égales à V2b, V2c et sensiblement zéro. La diminution de tension au point 2, provoque une diminution corrélative de la vitesse angulaire de rotation du moteur 7. On a donc une variation continue de la vitesse angulaire du moteur inversement à la variation de la capacité Cx Or, celle-ci dépend du diamètre du condensateur. Par conséquent, on contrôle ainsi de façon permanente la vitesse linéaire des rubans souples en cours de bobinage, ce qui est le but recherché. I1 est aisé de comprendre que l'on peut, au cours du bobinage, faire varier la position du curseur du potentiomètre P1 soit manuellement, soit automatiquement. Dans ce dernier cas, P1 peut être remplacé par exemple par tout système, tels que pont de résistances, ou autre, permettant de prélever une fraction variable de tension entre l'émet- teur de T2 et +V. Un signal extérieur, donné par exemple par une cellule photoélectrique indique à quel moment le diamètre des condensateurs a dépassé une valeur prédéterminée. A cet instant, un signal est envoyé aux moyens de prélèvement d'une fraction de tension entre l'émetteur de T2 et +V. En prélevant une fraction de tension inférieure, on modifie alors brusquement la pente de la courbe de variation de tension. Ceci se produit à l'instant t2 pour C = x = CO - 6 (figure 3) et l'on obtient alors une courbe du type de la courbe E représentée sur la figure 3. Ceci permet un ajustement précis de la valeur finale du condensateur bobiné. Si la tension au point 2 n'est pas nulle lorsque Cx = CO, des moyens, non représentés sur la figure stoppent le moteur lorsque la tension en 1 s'annule. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de condensateurs bobinés, dans lequel on enroule suivant une spirale à vitesse angu laire décroissante (V ) une pluralité de rubans souples, a formant condensateurs, dont la vitesse linéaire (v) est compatible avec les matériaux utilisés, procédé dans le quel la vitesse angulaire (V ) est commandée par un signal a électrique de sorte que la vitesse linéaire (Vt) reste sensiblement constante, caractérisé en ce que le signal électrique est à chaque instant fontion de la capacité (Cx) du condensateur ainsi formé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal électrique est fonction de la différence entre une valeur prédéterminée (CO) et la valeur instantanée (Cx) de la capacité. 3. Procédé selon la revendication 2. caractérisé en ce que le signal électrique est proportionnel à la différence entre la valeur prédéterminée (CO) et la valeur instantanée (Cx) de la capacité. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vitesse linéaire (V ) est maintenue sensiblement constante jusqu'à une valeur de la capacité instantanée (Cx) légèrement inférieure à la valeur prédéterminée (CO), ladite vitesse étant ensuite réglée à une valeur très inférieure à la vitesse linéaire (vu), de façon à ajuster très précisément la valeur de la capacité (Cx) 5.Dispositif de fabrication de condensateurs bobinés, comportant des moyens de déroulement à vitesse linéaire d'une pluralité de bobines de rubans souples, des moyens d'enroulement en spirale sur un même axe de la pluralité de rubans souples formant un condensateur, des moyens d'entraînement en rotation, à vitesse angulaire (V ), desdits moyens d'enroulement, et des moyens de commande de la vitesse angulaire (Va) desdits moyens d'enrou lement, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande sont constitués par des moyens de mesure de la valeur instantanée (Cx) de la capacité du condensateur, lesdits moyens engendrant un signal de commande auxdits moyens d'entraînement, tels que la vitesse linéaire (V) reste sensiblement constante. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens de comparaison de ladite capacité (Cx) avec une capacité étalon (cl), associé auxdits moyens de mesure, et délivrant un signal de commande fonction de la différence (CO - Cx) des valeurs desdites capacités. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de comparaison sont reliés à des moyens de commutation qui délivrent dans une première position, un signal de commande qui maintient la vitesse linéaire (Ve) sensiblement constante et qui basculent dans une deuxième position lorsque la valeur Cx devient inférieure à une valeur de référence CO - , deviennent un signal de commande qui maintient la vitesse angulaire (Va) à vitesse lente (vu), 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en qu'il comporte également des moyens pour stopper la rotation du moteur (M) lorsque la-différence (CO - Cx) s'annule.