Brevet FR2556328A1 — publié le 19850614

MAhitE, CABLER A REGULATION DE LA CONTRAINTE DE TRACTION PCUP û,A-1TERIAU SOUMIS AU CABLAGE. La présente invention concerne une machine à he- n plusieurs bobines pour le matériau destiné à être ,: D dans laquelle chaque bobine est pourvue d'un moteur rgla epour l'adaptation de la vitesse de rotation des ooons a la vitesse de câblage, à chaque bobine étant asso- oies rgalet de renvoi. et un galet de balancier monté mobile sawrc3rsme de balancier pour le guidage du matériau à câbler et cheque bras de balancier se trouvant en communication avec des moyens pour la production d'un couple agissant sur bras de balancier et avec des moyens de réglage de la 3tesse de rotation du moteur des bobines. Dans la fabrication des câbles, le matériau destiné au câblage est déroulé dans la machine à câbler à partir de bobines, par exemple sous la forme de fils indivi- duels, et acheminé par l'intermédiaire d'éléments de guidage au point de câblage depuis lequel il est transformé en câble. Pour obtenir un câblage de grande qualité, il est nécessaire d'établir sur les fils individuels un effort de traction déterminé et de le maintenir constant. Dans le cas du câblage d un matériau insensible à la traction, il suffit de freiner de façon correspondante les bobines de fils individuels pour pouvoir maintenir l'effort de traction désiré_ Dans le cas de matériaux hautement sensibles, par exemple des fibres de verre pour conducteurs de lumière ou des fils de cuivre pour la fabrication de câbles miniatu- risés, le réglage de l'effort de traction dans les fils indi- viduels n'est pratiquement plus possible par un simple frei- nage des bobines, car le frottement du palier de la bobine a déjà par lui-même pour effet d'imprimer sur le fil indivi- duel un effort de traction plus élevé que celui pouvant être supporté sans dommage par le matériau du fil. Pour s'y oppo- ser, les bobines individuelles doivent être pourvues d'une commande d'entraînement qui est produite degaçon convenable -2- par l'intermédiaire d'un entraînement électrique à 4 quadrants. Pour la commande de la vitesse de rotation de l'entraînement des bobines et par suite pour la régulation de la contrainte de traction, il est connu de laisser s'exercer par l'intermé- diaire d'un ressort sur le bras de balancier, un couple qui a pour effet de s'opposerselon son sens de rotation au couple produit par le matériau de câblage sur le bras de balancier. Le bras de balancier se trouve en outre connecté à un poten- tiomètre qui agit sur la commande du moteur d'entraînement des bobines, si bien qu'une variation de la position du bras de balancier a pour effet de faire varier directement la vitesse de rotation du moteur d'entraînement des bobines. En donnant une valeur prédéterminée correspondante à la char- ge du ressort, on peut alors obtenir une contrainte de trac- tion prédéterminée désirée dans le matériau à câblei, de façon que le couple de réglage appliqué par le ressort et le couple résistant appliqué par l'effort de traction du matériau de câblagesoient maintenus en équilibre. Une vitesse de rotation des bobines trop élevée ou trop basse entraîne un pivotement du bras de balancier et par suite un déplace- ment du potentiomètre, ce qui entraîne à son tour une modifica- tion correspondante du nombre de tours du moteur d'entraine- ment des bobines, si bien que le bras de balancier peut de nouveau retrouver sa position de base prédéterminée par l'é- quilibre des couples. L'inconvénient du dispositif connu consiste en particulier en ce que, dans le cas d'un mouvement de dé- placement s'opposant à la force du ressort, il se produit une augmentation de l'effort de traction dans -le matériau en cours de câblage, ce qui peut déjà conduire, dans le cas d'un matériau à câbler hautement sensible, qui ne doit être soumis par exemple qu'à un effort de traction de 0,5 newtor seulement, à des dommages par étirage du matériau de câblage. L'utilisation de ressorts a en outre pour conséquence que le réglage de l'effort de traction doit être également -3- assuré par des moyens mécaniques par une modification de la charge initiale du ressort, ce qui ne peut être obtenu que difficilement avec la précision et la reproductibilité désirées dans les faibles limites de tolérance prédéterminées dans les cas considérés. Le but de l'invention est de réaliser pour une machine à câbler du type défini ci-dessus au début, une régulation de l'effort de traction qui fonctionne de façon beaucoup plus sensible qu'il n'est permis avec le dispositif lO antérieurement connu. L'objectif précité, ainsi que d'autres qui apparaîtront mieux dans ce qui suit sont atteints selon l'in- vention par le fait que les moyens de production du couple agissant sur le mécanisme de balancier présentent un accou- plement électromagnétique glissant, dont le rotor est connec- té à un moteur d'entraînement et dont l'induit est connecté au bras de balancier et que des moyens sont prévus pour la commande de l'amenée de courant électrique à l'enroulement statorique de l'accouplement glissant. Cet agencement a pour avantage que le couple de réglage s'exerçant sur le bras de balancier est constant indépendamment de chaque position dudit bras de balancier et qu'en outre les effets perturba- teurs sont diminués, car un accouplement électromagnétique glissant de ce type fonctionne sans contact, c'est-à-dire que l'induit connecté au bras de balancier ne se trouve en liaiso.n ---- avec le rotor de l'accouplement glissant que par l'intermédiaire du champ magnétique. En conséquence, les forces parasites s'ajoutant aux efforts de frottement --- ----- sur le palier du bras de balancier se trouvent diminuées. On peut encore obtenir une diminution supplémen- taire des forces parasites mécaniques en ce que les moyens de commande de la vitesse de rotation du moteur d'entraîne- ment des bobines sont constitués par un potentiomètre aussi dépourvu de friction que possible. Une variation du couple agissant sur le bras 4 - de balancier a lieu par une modification du courant d'excita- tion dans -l'enroulement statorique de l'accouplement glissant. Le couple est dans ce cas réglable de façon continue, si bien que le couple pouvant être appliqué par l'accouplement électromagnétique glissant peut être réglé à chaque valeur désirée-entre 0 et une valeur maximale prédéterminable. Dans un mode de réalisation préféré de l'inven - tion, il est prévu que l'accouplement glissant ainsi que son moteur d'entraînement sont montés dans chaque cas con- jointement avec le galet de renvoi et le bras de balancier sur le support de bobine.Cet agencement a pour avantage que - le matériau en cours de câblage peut être acheminé sans torsion sur le galet de renvoi et le bras de balancier.Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, il est en outre prévu dans ce cas que le bras de balancier est muni de préférence de deux contrepoids en tant que compensateurs centrifuges par rapport au galet de balancier. Il convient en outre que le mécanisme de balancier soit réalisé essen- tiellement en matière plastique, de préférence en une matière plastique renforcée de fibres. Ceci a pour avantage que le moment d'inertie demasse du mécanisme de balancier se trouve diminué de façon importante d'o une réaction plus rapide à une variation de la-vitesse de rotation- des bobines, et que la sensibilité du système de régulation de l'invention se trou- ve ainsi améliorée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réa- lisation donné à titre indicatif, mais nullement limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: La figure 1 représente une vue latérale, par- tiellement en coupe, d'une machine à câbler; - - la figure 2 représente une vue en perspective du dispositif de.régulation pour un support de bobine. La machine-à câbler représentée sur la figure -5- sur un socle 1 un rotor 2 qui est formé par un arbre - l 3 et des couronnes supports 4 et 5 assemblées à i. L'arbre principal 3 est calé sur un support d'en- -- ent 6 o il se trouve assemblé à un entraînement non Mnté sur les figures. Dans le rotor 2 sont montés :-: tion des supports-7 de bobines qui sont agencés sensi- o!eie't en forme de cadre. Dans la région de la couronne -:;: t5, les axes 8 des supports 7 des bobines sont-enga- ges C travers ladite couronnesupport 5 et sont munis à leur -trêmtés d'un pignon 9. Les pignons 9 sont respectivement elies à des pignons intermédiaires 10 qui sont également ant-sur la couronne support 5. Les pignons intermédiaires :.; roulent en ce qui les concerne sur une roue planétaire i que est rigidement fixée au support d'entraînement 6, de façon que lors d'une rotation du rotor 2, les supports 7 de bobines ainsi que les bobines 12 montées dans ceux-ci, demeurent toujours orientés verticalement, lorsque le pignon 9 et la roue planétaire présentent le même diamètre. Dans chaque support 7 de bobine, est enroulé sur la bobine 12 le matériau de câblage, par exemple une fibre de verre pour la fabrication d'un câble conducteur de lumière. La fibre de verre 13 destinée à être déroulée à partir de la bobine 12 sous forme d'un fil individuel, est guidé par l'intermédiaire d'un galet de renvoi 14 monté sur le support 7 de bobine et d'un galet-de balancier également monté sur le support 7 de bobine, et -------- d'un alésage 16 ménagé dans l'axe 17 du support de bobine. Sur la face extérieure de couronne support 4 sont disposés en nombre correspondant des galetsde guidage 18 qui réalisent la déviation de la fibre 13 en direction du point de cablâge 19. Le galet de balancier 15est monté sur un bras de balancier 20 qui est pourvu du côté éloigné du galet de nalancier 15, dans l'exemple de réalisation représenté, de deux contrepoids 21,22, les contrepoids étant dimension- -6- nés en grandeur et situés à distance par rapport l'axe 23 du palier du bras de balancier de façon que l'agencement d'en- semble soit compensé ence qui concerne les forces d'inertie dues à l'ac- celération centrifuge. Le galet de balancier muni de son bras 2D est monté pivotant sur l'axe 23 suivant un mouvement de va-et- --------- vient dans le support 7. de bobine dans la direction de la flèche 24. L'une des extrémités de l'axe 23 -de balancier est dans ce cas connecté à un potentiomètre 25, tandis que l'autre extrémité est connectée à un accouplement électro- magnétique glissant pour la production d'un couple agissant sur le bras de balancier. La construction et le mode de fonc- tionnement de ce dispositif seront décrits avec plus de dé- tails ci-après en référence à la figure 2. Chaque bobine est en outre reliée à son propre moteur d'.entraînement 26, réglable en vitesse. L'alimentation électrique des moteurs d'entraînement des bobines de même que celle des accouplements électromagnétiques glissants, a lieu par l'intermédiaire de corps à bagues de frottement 27 qui coopèrent avec: des contacts à bagues de frottement, non représentés, prévus sur la couronne support 5 et qui sont pour leur part également connectés en retour à un corps à bagues de frottement principal, non représenté sur les figures,qui est disposé sur le support d'entraînement 6 et en particulier sur-l'arbre principal 3.- Sur la figure 2 est représenté schémati-que- ment et en perspective le montage du dispositif de régulation *pour support de bobine. La bobine 12 es-t entraînée par un moteur-à courant continu 26 à commande à 4 quadrants. L'ali- mentation en courant. électrique du moteur d'entraînement 26 a lieu par l'intermédiaire d'une bague de frottement 27a portéepar le corps 27, la vitesse de rotation du moteur d'en-- traînement 26 pouvant être modifiée par l-'intermédiaire d'un circuitélectronique de commande 28 d'un type de montage connu. Le signal de réglage destiné au circuit électronique de commande 28 est engendré par le potentiomètre 25 lié -7- à l'axe 23 de balancier, ce signal étant également envoyé par l'intermédiaire d'une bague de frottement 27b prévue sur le corps 27, au circuit de commande 28. L'agencement est dans ce cas conçu de façon qu'un pivotement du bras de balancier 20 en direction de la bobine 12 conduise à une diminution de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement 26, tandis qu'un pivotement dudit bras 20 dans la direction opposée conduit à une augmentation de ladite vitesse du moteur d'entraînement, et par suite dans chaque cas à une diminution O10 ou une élévation respective de la vitesse de défilement sui- vant laquelle les fils individuels sont acheminés sur les galets de renvoi 15. Pour le réglage de la contrainte de traction, l'axe 23 de balancier se trouve connecté par une autre extré- mité a un accouplement électromagnétique glissant à effet d'hystérésis 29. L'induit 30 est dans ce cas fixement assem- blé à l'axe 23 de balancier, tandis que le rotor 31 est relié par l'intermédiaire d'un axe 32 à un petit moteur électrique 33. L'induit 30 présente dans ce cas sur sa face tournée vers le rotor 31, une saillie en forme de collet qui s'en- clenche dans une rainure annulaire correspondante du rotor 31, l'induit 30 et le rotor 31 pouvant tourner indépendam- ment l'un de l'autre. Au rotor 31 est encore associé un stator 34 comportant un enroulement correspondant, qui se trouve con- necté par des amenées de courant 35 à un dispositif d'ali- mentation et de régulation 36. Le dispositif 36 est dans-ce cas disposé dans une armoire de distribution, de façon que l'alimentation en courant de la bobine statorique 34 ait égalerent lieu dans ce cas par l'intermédiaire de bagues de frottement 27c correspondantes prévues sur le corps à bagues de frottement 27. Le moteur 33 est raccordé par l'in- terméciaire d'un câble 37 et de bagues de frottement 27d à une alimentation en courant et a simplement pour mission d'actionner le rotor 31 de l'accouplement 29. A cet effet, -8- on utilise d'une manière convenanble un moto-réducteur à courant continu à excitation permanente, qui est mis en mar- che par exemple avec un nombre de tours n = 100 min -1 Au dispositif 36 d'alimentation en courant et de régulation est associé un potentiomètre 38 en tant qu'afficheur de la valeur de consigne pour l'excitation de la bobine statorique 34 de l'accouplement 29. Aussi longtemps que le courant ne circule pas dans l'enroulement statorique 34, aucun champ magnétique n'est engendré dans le rotor 31, si bien que la rotation du rotor 31 demeure sans action sur l'induit 30. Toutefois, dès que la bobine statorique 34 est excitée, un champ magnétique est engendré de façon corres- pondante à l'intensité du courant, si bien que le rotor 31 tente d'entraîner l'induit 30 dans le même mouvement de rota- tion que lui par l'intermédiaire du collet dudit induit logé dans la rainure de forme annulaire dudit rotor. Pour une direction de rotation du moteur 33 dans le sens de la flèche 39, il se produit par suite également pour l'induit 30 une direction de rotation dans le sens de la flèche 40, si bien que le bras de balancier 20 subit un pivotement vers la bobi- ne 12. Le bras de balancier 20 se trouve toutefois maintenu dans le sens contraire au sens de rotation 40 de l'induit sous l'effet du fil individuel 13 du matériau à câbler défilant vers le point de câblage, si bien que par l'inter- médiaire du champ magnétique engendré dans le rotor 31 s'exer- ce un couple constant qui doit pouvoir être absorbé de façon correspondante à la longueur prédéterminée du bras 20 de balancier par le brin 13a de fil circulant en direction du point de câblage et par le brin 13b de fil en provenance du galet de renvoi 14. Le couple transmis du rotor à l'induit est proportionnel à la consommation de courant de référence de l'enroulement statorique 34 et peut être modifié par l'in- termédiaire du potentiomètre 38 en tant qu'.afficheur de valeur de consigne. En donnant par avance une valeur de couple par le débit de courant circulant dans l'enroulement statorique 34, -9- il est par suite possible de prédéterminer un effort de trac- tion défini pour le fil individuel. Le couple s'exerçant sur le bras de balancier par l'intermédiaire de l'accouplement 29 est alors constant pour une amenée de courant constante dans l'enroulement sta- torique 34 et indépendant dela déviation respective du bras de balancier. Lorsque le potentiomètre 25 associé au bras de balancier 20 est alors ramené dans la position centrale représentée et qu'une vitesse de base est prédéterminée pour le moteur d'entraînement 26, et lorsqu'en outre, par l'inter- médiaire du potentiomètre 38 est prédéterminé un couple désiré qui est proportionnel à l'effort de traction exigé dans le fil individuel 13 et qui est prédéterminé par les propriétés du matériau à câbler, un nombre de tours trop bas de la bobine entraîne un pivotement du bras de balancier dans la direction opposée au sens de rotation de la flèche et par suite un déplacement correspondant sur le potentio- mètre 25. Ceci a pour effet que, par l'intermédiaire du po- tentiomètre 25 et du dispositif de régulation 28 associé, la vitesse du moteur d'entraînement 26 est augmentée pendant le temps que met le bras de balancier 20 à retourner dans sa position centrale prédéterminée. Si par contre la vitesse de rotation des bobines est trop élevée, l'accouplement 29 tente d'entraîner le bras de balancier, si bien que le po- tentiomètre 25 indique un déplacement du côté inverse et que la vitesse de rotation du moteur d'entraînement 26 est diminuée pendant tout le temps pendant lequel le bras de balancier 20 retourne à sa position initiale. Il est à cet égard décisif que le mouvement de régulation du bras de balancier 20 n'entraîne aucun écart par rapport à la valeur de consigne de l'effort de traction, car le couple agissant par l'intermédiaire de l'accouplement 29 sur le bras de balancier est exclusivement indépendant du courant qui lui est imposé par l'intermédiaire du poten- tiomètre 38 et est de plus réglable de façon continue. - 10 - Poui maintenir constant de la manière la plus grande possible l'effort de traction à exercer sur le fil individuel dans le cas d'un matériau de câblage particulière- ment sensible, on doit veiller à mairntenir constant le courant circulant dans l'enroulement statorique 34, des écarts de résistance survenant quelque peu dans le circuit électrique, par exemple des résistances de contact dans le transmetteur à bagues de frottement 27c se trouvant automatiquement compen- sées. Ceci peut être obtenu par l'intermédiaire de circuits électroniques correspondants d'agencement connu,qui n'ont pas besoin d'être décrits à ce sujet avec plus de détails. Comme chaque support 7 de bobine est équipé d'un système de ce type, sur le pupitre de commande est dis- posé en fonction du nombre de supports de bobines, un nombre correspondant de potentiomètres 38 pour la valeur de consigne. Il est toutefois également possible de réunir plusieurs supports de bobines en ce qui concerne le réglage de la valeur de consigne sur un même potentiomètre affecté à cette valeur. Le circuit individuel a toutefois pour avantage par rapport à ce dernier que même pendant le déroulement du câblage,des corrections peuvent être entreprises pour chaque fil tout en étant indépendantes du réglage sur les autres fils. Comme on peut le voir sur la figure 1, le bras de balancier 20 est pourvu de contrepoids 21 et 22 qui sont également disposés sur des bras dimensionnés de façon correspondante, de façon que l'accélération centrifuge agis- sant sur le mécanisme de balancier dans la direction de la flèche 41 ne puisse produire pour sa part aucune force d'inertie agissant entant que couple. Lorsqu'on fabrique le mécanisme de balancier en matériau léger, par exemple en matières plastiques renforcées par des fibres, on peut alors considérablement diminuer la masse dudit mécanisme de balan- cier, de façon que seules des faibles forces de masses s'exer- cent sur le mécanisme de balancier sous l'effet de l'accélé- ration centrifuge, ce qui entraîne à son tour une diminution - 1l - correspondante de la friction du palier --------- de l'axe de balancier 23. L'avantage particulier---- réside dans le fait que le moment d'inertie des masses du mécanisme de balan- cier est également diminué en rapport avec sa vitesse de rotation, de sorte que dans ce cas, en présence de contacts de régulation correspondants, le moment d'inertie dO aux masses qui doit être surmonté par le moment de l'accouple- ment ou par l'effort de traction dans le fil individuel se trouve également diminué. Dans l'ensemble, on obtient ainsi une augmentation de la "sensibilité de réponse" de ce méca- nisme de balancier agencé en "basculeur de couple". Un dispositif agencé de cette façon est essen- tiellement approprié pour tous les types de machines à câbler et également pour tous les types de matériaux de câblage. Une machine à câbler de ce type est toutefois particulière- ment avantageuse pour le câblage de fibres de verre en câbles conducteurs de lumière, car de cette façon il est possible de régler de façon fiable et pratiquement sans aberrations des efforts de traction dans la région allant de 0,5 à 5 newtons. Il est en outre dans ce cas décisif que le réglage une fois prédéterminé demeure absolument constant sans inter- ruption pendant une durée de service de l'ordre par exemple de 120 heures, ce qui est par exemple nécessaire pour la fabrication de câbles conducteurs de lumière. Par le recours au circuit de régulation électronique 36, on est assuré que dans ce cas des variations d'intensité du courant qui peuvent survenir en provenance du réseau d'alimentation en courant, en raison d'une variation de la résistance ohmique de la bobine statorique ou encore également par une variation de la résistance de contact dans les bagues de frottement 27c, peuvent être éliminées de façon fiable par la régulation, si bien que la constance exigée pour l'effort de traction peut également être assurée. Le moteur d'entraînement 26 des bobines est conçu en tant que servo-moteurpour des cas d'utilisation de ce type. - 12 - Au lieu d'être monté sur un bras, le galet de balancier peut également être monté sur un coulisseau sur lequel agit, dans une direc- tion la traction du matériau de câblage, et dans l'autre direction, par l'intermédiaire d'un levier de transmission correspondant ou par des moyens analogues; une contre-force correspondant au couple de rotation de l'accouplement glissant. Dans le cas de cet agencement, il faut tenir compte d'une force de friction plus élevée de sorte qu'en règle générale on peut traiter dans ce cas un matériau de câblage moins sensible. L'utilisation du système de régulation n'est pas limitéeà l'exemple précité d'une câbleuse à cage, mais il peut être également utilisé avec une adaptation correspondante dans le cas de machines à câbier d'autres types de construction. -13 - REVENDICATIONS 1. Machine à câbler à plusieurs bobines pour le ratériau destiné à être câbl,' dans laquelle chaque bobi- ne est pourvue d'un moteur réglable pour l'adaptation de la vitesse de rotation des bobines à la vitesse de câblage, à chaque bobine étant associésun galet de renvoi et un galet de balancier monté mobile sur un mécanisme de balancier pour le guidage du matériau à câbler et chaque mécanismede balancier se trouvant en communication avec des moyens pour la produc- tion d'un couple agissant sur le mécanisme de balancier et avec des moyens de réglage de la vitesse de rotation du mo- teur des bobines, caractérisée par le fait que les moyens de production du couple agissant sur le mécanisme de balan- cier (20) présentant un accouplement électromagnétique glis- sant (29), dont le rotor (31) est connecté à un moteur d'en- traînement (33) et dont l'induit (30) est connecté au bras de balancier (20) et que des moyens (36,38) sont prévus pour la commande de 1' amenée de courant électrique à l'enroule- ment statorique (34) de l'accouplement glissant (29). 2. Machine à câbler selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'accouplement glissant (29) ainsi que son moteur d'entraînement (33) sont montés dans chaque cas conjointement avec le galet de renvoi (14) et le mécanisme de balancier (15,20) sur le support (7) de bobi- ne. 3. Machine à câbler selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le bras de balancier est muni de préférence de deux contrepoids (21,22) en tant que compen- sateurs centrifuges par rapport au galet de balancier (15). 4. Machine à câbler selon la revendication 2 ou 3, caractérisée par le fait que le mécanisme de balancier (15,20) est réalisé essentiellement en matière plastique, de préférence en une matière plastique renforcée de fibres.