Brevet FR2584201A1 — publié le 19870102

1. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication d'un fil central pour em- ploi dans des fibres optiques. Les fibres optiques pour la transmission de l'information sont maintenant prêtes pour être employées dans la pratique. Un procédé de pose d'une multitude de bandes de fibres optiques de ce type sur une longue distance est décrit, par exemple, dans le brevet japonais n 60-37565. Ce procédé emploie à titre de fil central un filament nervu- ré constitué d'un fil ayant un diamètre d'environ 3 à 5 mm et comportant une rainure ou plusieurs rainures sur sa pé- riphérie extérieure et dans son sens longitudinal. Le fil est constitué d'une matière première métallique telle que l'aluminium, le fer etc. ou de leurs alliages ou de maté- riaux plastiques tels que les matériaux plastiques à base de fluor, etc., ou de matériaux plastiques armés tels que le matériau dit FRP. Les fibres optiques ou celles revêtues d'une résine synthétique, sont insérées directement dans la ou les rainures et l'intérieur de la rainure est de pr6- 2'J férence rempli d'une résine au silicone, etc., afin d'assurer 2. le maintien des fibres. Cependant, un fil central ainsi structuré n'a été fabriqué et employé jusqu'à ce jour qu'à titre d'essai, par exemple on l'a construit en procédant simplement à l'extrusion d'un matériau plastique. Un fil cen- tral en matériau plastique ne présente pas une résistance mécanique suffisante à l'extension et à la flexion. Par conséquent, le problème actuellement à résoudre concerne un procédé et un dispositif permettant de fabriquer en masse des fils centraux extrêmement précis, constitués d'un métal ayant une résistance mécanique suffisante, et cela d'une façon peu coûteuse et avec un rendement satisfaisant. En outre, comme il n'y a eu jusqu'ici aucune de- mande pour une bande métallique rainurée du type décrit ci-dessus, on n'a pas trouvé dans l'art antérieur un procé- dé et un dispositif en permettant la fabrication. Le bre- vet japonais publié n 59-39401 décrit, par exemple, un la- minoir ayant une structure similaire, bien que limitée seule- ment à l'agencement des rouleaux, à une machine de roulage selon la présente invention. Ce laminoir ne permet pas la fabrication de la bande nervurée décrite ci-dessus, mais sim- plement la production de matériaux en fil ayant une section en coupe circulaire. D'une manière identique, le brevet japonais publié n 59-39401 décrit un laminoir pour la fa- brication d'une barre en acier. Cependant, celui-ci n'est pas non plus destiné à la fabrication d'un fil nervuré. Un autre exemple de l'art antérieur pour la fabrication d'un fil nervuré du type précédent est donné par le bre- vet japonais n 60-37565, qui prévoit une ligne aérienne en fibre optique composite comportant une fibre optique uni- taire obtenue en insérant un fil central dans une rainure ménagée dans la périphérie extérieure d'une bande nervurée et en remplissant la rainure avec une résine au silicone. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la fabrication d'un fil central de fibre optique permettant une fabrication en série sans interrup- tion, donnant des produits de haute précision avec un 3. rendement élevé, tout en employant comme matière premiè- re un matériau ayant une section en coupe circulaire, par exemple, des fils peu coûteux en acier, ou des fils revê- tus d'acier, des fils d'autres métaux, et des fils en al- liage métallique. La présente invention a pour autre objet un procé- dé et un dispositif pour la fabrication d'un noyau cen- tral sous forme continue ayant une forme dans une section en coupe semblable au fil central décrit quelle que soit la valeur de son diamètre. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: Les figures l(a) et l(b) sont, respectivement, une vue en coupe de fils centraux de deux types de fibres optiques fabriqués selon la présente invention; Les figures l(c) et l(d) sont, respectivement, une vue avant de la figure l(a) et de la figure l(b); La figure 2 est un schéma sous forme de blocs de l'agencement d'ensemble pour la fabrication du fil central pour fibres optiques selon la présente invention; La figure 3(a) est une vue en plan d'un agence- ment de base d'un rouleau de façonnage dans une machine de façonnage à rouleaux; La figure 3(b) est une vue en coupe, à grande échel- le, illustrant une surface périphérique du rouleau de façon- nage; et La figure 4 est une vue avant, en partie partielle, d'une machine de traitement par torsion. On décrira maintenant en liaison avec les figures 2 à 4 un fil central pour fibres optiques selon la présen- te invention. En figure 2, la référence 1 représente un dérou- leur, la référence 2 une machine de façonnage de fil carré, la référence 3 une machine de façonnage à rouleaux, la ré- férence 4 une machine de traitement par torsion, la 258.4201 4. référence 5 un rouleau d'entraînement, et la référence 6 un enrouleur. La fabrication d'un fil central pour fibres opti- ques selon la présente invention peut s'effectuer suivant deux procédés: un premier procédé dans lequel un matériau brut F pour fil ayant une section circulaire subit un trai- tement plastique à partir du dérouleur 1 par passage dans la machine 2 de façonnage de fil carré et la machine 3 de façonnage à rouleaux 3, et est immédiatement bobiné sur l'en- rouleur 6, comme cela est représenté par la ligne de trai- tement Ll, et un second procédé dans lequel à l'issue du pre- mier, le fil subit en outre un traitement par torsion dans une ligne de traitement L2 équipée de la machine de traite- ment par torsion 4 et du rouleau d'entraînement 5, et est bobiné sur l'enrouleur 6. On décrira ci-après un mode de fabrication d'un fil central ayant une section ayant la forme d'une fleur à huit pétales. La machine 2 de façonnage de fil carré bien connue comprend, par exemple, deux paires de rouleaux, une paire suivant immédiatement l'autre paire, sur le trajet d'intro- duction du fil. Les rouleaux de la première paire sont pa- rallèles l'un à l'autre en étant espacés vers la droite et vers la gauche suivant un intervalle prescrit alors que les rouleaux de l'autre paire sont disposés de même, vers le haut et vers le bas. Un dispositif permettant de soumettre la matière première F d'un fil ayant une section circulaire à un traitement plastique dans le but d'obtenir une section carrée est bien connu dans l'art, la matière F étant débo- binée à partir du dérouleur 1 et amenée à se déplacer dans la direction de la machine 3 de façonnage à rouleaux sous une tension prescrite. Par conséquent, on ne décrira pas ici ce dispositif. La machine de façonnage à rouleaux 3 selon la présente invention transforme un fil F de section carrée, 5. comportant quatre nervures, en motif ondulé d'une fleur ir- régulière comportant huit pétales en coupe. La machine 3 est fondamentalement disposée comme représenté en figure 3(a) et 3(b). En figure 3(a), la référence 31 représente quatre rouleaux de façonnage supportés par un arbre 32. Les rou- leaux 31 sont disposés, en formant un angle de 90 entre eux, sur le trajet d'alimentation 0 du fil F, et sont entraînés en synchronisme. Les deux bords périphériques 311 de chaque rouleau 31 sont chanfreinés de manière à former un angle de 45 dans la direction de leur surface périphérique, et les bords 311 contigus sont amenés-en contact étroit l'un avec l'autre. Par conséquent, la surface périphérique du rouleau 31 est extrêmement étroite en elle-même, comme représenté par la référence 312. La surface étroite 312 est ondulée pour présenter une section en coupe prescrite cqui est représentée en figure 3(b). Cette surface est constituée de deux parties parfaitement convexes (a), (a), d'une partie parfaitement concave (b) située entre les deux parties (a), (a) et de deux parties semi-concaves (b'), (b'). Les surfaces 312 sont rapprochées pour entourer le trajet d'alimentation com- me cela est représenté en figure 3(a) et former un espace de surface prescrite, cet espace étant employé en trajet d'alimentation (0) du fil métallique. Ainsi, le trajet d'ali- mentation O présente huit faces de paroi, disposées en for- mant des angles égaux sur leur périphérie. En outre, la machi- ne 3, dans la mesure o le fil F ayant une section en coupe carrée est introduit en maintenant parallèles ses surfaces latérales, chacune étant dirigée par exemple horizontale- ment et verticalement, est agencée de façon que les qua- tre rouleaux 31 se trouvent dans des positions correspon- dant aux quatres angles du fil F, c'est-à-dire de manière que les angles par rapport-à la machine 2 de façonnage de fil carré soient tels que chaque nervure du fil F dont la sec- ^5 tion est représentée par les tirets entre dans la machine 2 6. en étant située dans le voisinage de la partie concave (b) séparant les parties convexes (a), (a) de chaque rouleau 31. De plus, la section en coupe de l'espace obtenu en réunissant les surfaces périphériques des rouleaux 31, c'est-à-dire du trajet d'introduction (0) est inférieure à la surface en coupe du fil traversant la machine 2 suivant une valeur prescrite qui est conforme à une évaluation ti- rée d'une relation entre la souplesse du matériau du fil devant être façonné, la force de compression du fil et la tension du fil pendant son bobinage. Ici, la machine 3 de façonnage à rouleaux selon la présente invention est caractérisée comme décrit ci-des- sus, dans laquelle les rouleaux respectifs 31 sont entraînés mécaniquement en synchronisme les uns par rapport aux autres par utilisation d'engrenages hélicoïdaux connus. Par consé- quent, on en omettra ici la description. En liaison avec la figure 4, illustrant un agence- ment de la machine de traitement par torsion 4, des supports 41, 41 sont espacés d'un intervalle prescrit en étant situés sur le trajet d'introduction du fil, supports qui comportent respectivement des trous traversants dans le sens du trajet d'alimentation pour servir de paliers 411, 411 pour un rotor 42 qu'on va maintenant décrire. Le rotor 42 comprend, par exemple, une partie 421 en forme de plaque et des arbres 421a, 421b fixés aux deux extrémités de la surface latérale de la plaque 421, les axes des arbres étant en alignement. Les arbres 421a, 421b du rotor 42 sont respectivement supportés par les paliers 411, 411. Par conséquent, la partie 421 en forme de plaque est placée dans le voisinage du trajet d'introduction du fil L,le maintenant parallèlement à elle. Un bras 43 de support de jante est fixé au centre de la partie 421 en étant perpendi- culaire à l'un de ses côtés. En outre, un trou traversant de diamètre prescrit est ménagé dans des arbres 421a, 421b suivant leur axe afin de permettre le passage du fil F. Un arbre 441 est monté en pivotement à l'une des 7. extrémités du bras 43 et une jante 44 est supportée en rota- tion par l'arbre 441. L'arbre 441 est positionné dans le bras 43 de façon que la jante soit tangente au trajet d'ali- mentation (0) du fil F reliant les axes respectifs des ar- bres 421a, 421b du rotor 42. De plus, une rainure en spira- le peu profonde est ménagée dans la surface périphérique de la jante 44, la rainure formant une multitude de tours, ou bien une rainure à fond plat est pratiquée dans cette surfa- ce périphérique en formant un seul tour. En outre, une partie en prolongement du bras 43 de support de jante, sur son autre côté, agit en contrepoids pour répondre au poids de la jante 44. La référence 45 représente une poulie montée sur la périphérie extérieure de l'arbre 421a disposé sur le cô- 3 té de la machine 3. La rotation produite par une source (non représentée) est transmise à la poulie 45 par l'inter- médiaire d'une courroie 451 de manière à faire tourner le rotor 42, par exemple dans le sens de la flèche (A). La référence 46 représente un dispositif de dres- sage de fil monté sur la surface extrême de l'arbre 421b qui est opposée à la machine de façonnage par rouleaux 3 en étant solidaire de celle-ci. Le large dispositif de dressage 46 peut tourner avec le rotor 42 dans le sens d'une flèche (A') autour de l'axe de ce rotor. Le fil F est introduit dans le trou traversant de l'arbre 421a du rotor 42 disposé du côté de la machine 3 et traverse ce trou en suivant la rainure formée dans la surface périphérique de la jante 44 en effectuant un ou plu- sieurs tours, puis atteint le dispositif d'entraînement 5 après passage d'un groupe de rouleaux au dispositif 46 de dressage de fil. Le dispositif d'entraînement 5 peut tirer le fil W dans le sens représenté par la flèche (vers le côté du bobi- neur non représenté en figure 4). Dans la mesure o la rotation du rotor 42 dans le 8. sens de la flèche A est en synchronisme, suivant un rapport prescrit, avec celle des rouleaux de façonnage 31 de la ma- chine 3, une torsion avec un pas correspondant au rapport ci-dessus avec le côté de sortie des rouleaux 31 comme point fixe, peut être appliquée au fil F entre les contacts sur la surface périphérique des rouleaux 31 et la jante 44. Le dispositif de fabrication de fil central pour fibres optiques selon la présente invention a la construc- tion décrite ci-dessus. On décrira maintenant, à titre d'exemple, la fabri- cation du fil central pour fibres optiques en conformité avec la ligne Ll avec emploi d'une multitude de rainures profondes formées en continu, linéairement, longitudinale- ment au fil W, les rainures pouvant retenir les fibres opti- ques. L'enrouleur 6 et la machine 3 de façonnage à rou- leaux tournant à des vitesses prescrites, un fil F de section circulaire enroulé autour du dérouleur 1 est bobiné sur l'enrouleur 6, alors qu'il y a déroulement du fil sui- vant une tension prescrite, en le faisant passer successive- ment dans la machine 2 de formation de fil carré et la machi- ne 3 de façonnage à rouleaux. Entre temps, le fil F est sou- mis à un traitement plastique et une section de forme carrée lui est conférée, avec quatre nervures pendant qu'il passe dans la machine 2, puis atteint la machine 3. Le fil F suit le trajet d'alimentation (O) formé par le rassemblement des rouleaux respectifs de façonnage 31 de la machine 3, les rouleaux tournant en synchronisme les uns avec les autres. Comme le trajet d'alimentation (O) a ses parois intérieures qui comprennent huit ondulations, le fil F traversant ces on- dulations est soumis successivement à un traitement plasti- que pour prendre la forme en coupe d'une fleur à huit péta- les. Dans le traitement plastique effectué par la machi- ne 3, celle-ci offre une surface au trajet d'introduction réglée à une valeur prescrite alors que les nervures du fil F 9. sont disposées de manière à être situées aux parties concaves (b) se trouvant entre les deux parties convexes (a), (a) de la surface périphérique respective des rouleaux res- pectifs 31. Par conséquent, les nervures du fil F suscepti- bles de s'allonger sous pression sont gênées dans le sens de leur allongement par le fond de la partie concave (b). Ainsi, le fil est soumis uniformément à une déformation plastique en conformité avec la forme du trajet d'alimentation (0) en- touré par les huit ondulations, avec maintien du même angle sur la périphérie. Il en résulte que le fil entre dans un 1 interstice o les bords périphériques 311 des rouleaux conti- gus 31 sont en contact étroit les uns avec les autres, sans possibilité de production d'affaissement (représentant le fait que du matériau supplémentaire du fil est exprimé pour former une bavure). En outre, aucune force déraisonnable de dépression n'est appliquée à la partie locale périphérique du fil F, et le fil est donc soumis à un traitement plasti- que précis sur la totalité de sa périphérie sans réduction de la masse de la matière première due au traitement en cours. De plus, même si le matériau du fil comporte un revê- tement, il est naturellement soumis à une déformation plasti- que de sorte que la partie revêtue peut suivre la déforma- tion plastique sans crainte de mise à nu de la matière première. On décrira maintenant un procédé de fabrication donné à titre d'exemple, d'un fil central pour fibres opti-- ques selon la présente invention, les fibres optiques compor- tant une multitude de rainures profondes, chacune ayant la forme représentée en figure 2 et étant capable de maintenir les fibres optiques dans le sens longitudinal du matériau du fil suivant un pas prescrit en conformité avec le traitement cde la ligne L2. Dans ce cas,l'enrouleur 6 et la machine 3 de fa- çonnage par rouleaux sont respectivement mis en rotation, alors que la machine de traitement par torsion 4 tourne en 10. synchronisme, suivant un rapport prescrit, avec le nombre de tours/minute de la machine 3, le dispositif d'entraine- ment 5 tournant en outre à une vitesse prescrite. Par con- séquent, le fil F après passage dans la machine 3 est sou- mis à un traitement de torsion alors qu'il subit une trac- tion de la part du dispositif 5, d'o il résulte qu'on peut empêcher l'annulation par la machine 3 de la traction exer- cée par l'enrouleur 6. Apres que le fil F ayant une section circulaire ait été soumis au traitement plastique et que sa section ait été transformée en section carrée par la machine 2 décrite ci-dessus, il est en outre soumis à un traitement plastique et transformé en fil ayant une section en forme de fleur à huit pétales dans la machine 3, puis entraîné vers la machi- ne 4 de traitement par torsion. Le fil F est soumis à une torsion naturelle à un pas prescrit dans la machine 4. Alors, il est amené à tra- verser le groupe de rouleaux du dispositif de dressage 46 et reformé par la flexion produite dans ce traitement par tor- sion. Le fil F conservant ainsi sa linéarité est bobiné sur l'enrouleur 6 via le dispositif d'entraînement 5. Le fil F de section circulaire est donc soumis à un traitement plastique de précision sur la totalité de sa périphérie ainsi qu'à un traitement de torsion suivant un pas prescrit, et transformé en fil central en spirale profon- dément rainuré ayant une section en coupe présentant le motif prescrit d'une fleur. Bien que dans le mode de réalisation décrit ci- dessus, on ait décrit la fabrication d'un fil central dont la section en coupe a la forme d'une fleur à huit pétales, dans le cas de la fabrication, par exemple, d'un fil central ayant la forme en coupe d'une fleur à six pétales, un fil ayant une section circulaire est soumis au traitement plas- tique et transformé en triangle régulier dans la machine 2 de formation en carré, et puis dans une machine 3 de façonna- ge comportant trois rouleaux 31 autour du centre du trajet 11. du fil, espacés périphériquement les uns des autres d'un angle de 120 . En outre, dans le cas de la fabrication d'un fil central dont la section en coupe a la forme d'une fleur avec dix pétales, le fil de section circulaire peut être sou- mis à un traitement plastique, puis transformé en pentagone régulier dans la machine 2 de formation en carré, puis passe dans une machine 3 comportant cinq rouleaux de formation 31 disposés au centre du trajet du fil en maintenant périphéri- quement un angle de 36 . Dans tous les cas, les bords périphé- 1l riques 311 des rouleaux 31 ont des surfaces inclinées formant entre elles un angle capable de réaliser le contact avec les rouleaux voisins comme dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, et deux ondulations continues avec deux parties parfaitement concaves sont formées dans le sens de la lar- geur sur la surface périphérique du rouleau 31. La machine 4 de façonnage par torsion décrite ci- dessus n'est pas limitée à l'agencement représenté dans le mode de réalisation précédent. Plus précisément, l'agence- ment 44 étant en rotation dans les conditions décrites ci- dessus, la présente invention peut s'appliquer à tout agen- cement autre que celui du présent mode de réalisation. Bien que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus on ait décrit à titre d'exemple le cas d'un dispositif de dres- sage de fil 46, dans la mesure o la machine 4 de traitement par torsion n'endommage pas le fil F en matière de linéari- té, on peut omettre ce dispositif. De plus, bien que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, on ait traité le cas o l'on utilise une machine de façonnage à rouleaux comme machine 2 de forma- tion du fil en carré, un autre moyen de traitement plasti- que capable de conférer une section carrée, par exemple un rouleau de pression, une matrice d'étirage, etc., peut être employé quels que soient les formes et les moyens. Il va sans dire que la présente invention s'applique non seule- ment à des fils centraux pour fibres optiques du type décrit 12. ci-dessus, mais également à des fils de forme continue sem- blable aux fils centraux pour fibres optiques ayant des rainu- res profondes et en continu dans leur surface périphérique, quelles que soient les dimensions du fil. Selon la présente invention, on peut fabriquer en série des fils centraux précis pour fibres optiques à partir de fil d'acier peu coûteux ou de fil d'acier revêtu, etc. avec un rendement satisfaisant, pour obtenir des fils cen- traux pour fibres optiques qui seront employés ultérieure- ment en grande quantité. * La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 13. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un fil central pour fibres optiques, caractérisé en ce qu'il comprend les éta- pes consistant à: (a) former un fil ayant une section circulaire sous forme continue fourni par un Dérouleur afin d'obtenir un fil de section carrée ayant un nombre prescrit de nervu- res dans le sens longitudinal de sa surface périphérique avec l'utilisation d'une machine conférant une section carrée; (b) soumettre la surface périphérique du fil carré à une opération de roulement de manière à transformer le fil en fil linéaire à nervures profondes ayant une section en coupe ressemblant à une fleur ayant un nombre de pétales dou- ble du nombre de nervures,et à bobiner le fil ainsi formé sur une enrouleuse. 2 - Procédé de fabrication d'un fil central pour fibres optiques, caractérisé en ce qu'il comprend les éta- pes consistant à: (a) former un fil ayant une section circulaire sous forme continue, fourni par un dérouleur pour obtenir un fil de section carrée, ayant un nombre prescrit de nervures dans le sens longitudinal de sa surface périphérique avec l'emploi d'une machine de façonnage de fil carré, (b) soumettre la surface périphérique du fil car- ré à une opération de roulage de manière à former un fil li-- néaire aux rainures profondes dont la section en coupe a la forme d'une fleur ayant un nombre de pétales double du nom- bre de nervures, et (c) soumettre le fil à un traitement par torsion, et bobiner le fil ainsi formé sur un enrouleur. 3 - Procédé de fabrication d'un fil central pour fibres cptiques selon les revendications 1 et 2, caractéri- sé en ce que le matériau du fil ayant une section circulai- re est métallique ou métallique avec un revêtement. 4 - Dispositif de fabrication d'un fil central 14. pour fibres optiques, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un dérouleur (1) sur lequel est enroulé un fil continu (F) ayant une section circulaire, (b) un enrouleur (6), (c) une machine de façonnage de fil carré (2) dis- posée entre le dérouleur et l'enrouleur, (d) une machine de façonnage à rouleaux (3) disposée entre le dérouleur et l'enrouleur comportant des rouleaux de formation (31); - la machine de façonnage de fil carré pouvant soumettre le matériau du fil à une déformation plastique et formant un fil de section carrée ayant un nombre prescrit d'ondulations (a), - les rouleaux de formation ayant le même nombre que les nervures du fil formées par l'intermédiaire de la machine de façonnage de fil carré, chaque rouleau de forma- tion comportant deux ondulations continues de forme prescri- te dans le sens de la largeur de sa surface périphérique qui sont formées de manière à conserver deux parties convexes parfaites (a) et ayant en outre une surface inclinée (311) sur chacun des bords, les rouleaux ayant en outre leurs sur- faces périphériques concentrées autour du trajet (0) d'intro- duction du fil tout en étant espacés les uns des autres en formant le même angle de sorte que les rouleaux contigus sont amenés en contact étroit l'un avec l'autre; - la machine de façonnage à rouleaux ayant une orientation par rapport au fil telle que les nervures du fil formées par cette machine puissent y entrer tout en étant si- tuées à l'intérieur d'une partie concave (b) se trouvant en- tre les deux ondulations convexes (a) de la surface périphé- rique de chaque rouleau de façonnage. - Dispositif de fabrication d'un fil central pour fibres optiques selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une machine de traitement par tor- sion (4) et un dispositif d'entraînement (5) interposé en- tre la machine de façonnage à rouleaux et l'enrouleur, cette 15. machine de traitement par torsion comportant une jante (44) d'un diamètre prescrit disposée de façon à être tangente au trajet d'introduction, la jante étant disposée de manière à pouvoir tourner, et étant en outre placée de manière à per- mettre le déplacement du fil suivant sa surface périphéri- que pour subir au moins une révolution autour d'elle. 6 - Dispositif de fabrication d'un fil central pour fibres optiques selon la revendication 4, caractérisé en ce que la machine de traitement par torsion comprend en outre des rouleaux (46) pour dresser le fil concerné.