Brevet FR2631323A1 — publié le 19891117

ENROULEUR-DEROULEUR POUR CABLES A FIBRES OPTIQUES DESCRIPTION Les enrouleurs sont des appareiLs permettant d'établir une liaison par câble entre un poste fixe et un poste mobile en déplacement. A mesure que Le mobile s'éloigne, L'enrouleur fournit La Longueur de câble nécessaire. Inversement, Lorsque Le mobile se rapproche, L'enrouleur absorbe l'excédent de cible. On connait déjà de-s dispositifs enrouleurs- dérouleurs pour des câbles électriques. Selon une première catégorie, ces dispositifs comportent des contacts électriques tournants réalisés par exemple par des frotteurs à balais se déplaçant sur des pistes de cuivre circulaires. Ces enrouleurs présentent L'avantage de ne pas limiter La rotation du tambour sur Lequel le câble est enroulé. Toutefois, un enrouleur de ce type ne peut pas être utilisé pour un c ble constitué de fibres optiques. On connait également des dispositifs à enroulements multiples. Les plus simples, dits "à double enroulement", comportent deux enroulements de cables adjacents mais de sens opposés. ILs présentent L'inconvénient de n'être solidarisables ni avec la station fixe ni avec le mobile et doivent donc être guidés de façon à leur autoriser un débattement souvent égal à La moitié de La course du mobile. On connaît également des systèmes à enroulement multiples plus complexes qui remédient à ces inconvénients. Mais ils sont plus lourds et encombrants et peuvent difficilement être transposés-au cas d'un câble à fibres optiques pour Lequel des spécifications de courbures limites doivent être scrupuleusement respectées. Dans le domaine des cables à fibres optiques, on connaet un connecteur tournant de fibres optiques dans lequel deux extrémités d'une fibre optique sont disposées dans le prolongement l'une de l'autre, l'une des fibres étant tournante et L'autre fixe. Toutefois, cette solution s'applique seulement à une fibre optique unique et ne peut pas être utilisée pour un câble à fibres optiques multivoies, c'est-à-dire comportant plusieurs fibres. La présente invention a précisément pour objet un enrouleur-dérouleur pour un câble à fibres optiques qui remédie aux inconvénients énumérés ci- dessus. Cet enrouleur s'applique en particulier en télémanipulation et en robotique. Il peut équiper des dispositifs de transport de charge tels que des grues ou des ponts roulants industriels. Il s'applique particulièrement lorsque des données - logiques ou analogiques doivent être transmises avec un taux d'erreur faible et avec une totale immunité vis-à-vis des perturbations électromagnétiques. De manière plus précise, l'invention concerne un enrouleur-dérouleur pour câbles à fibres optiques, caractérisé en ce qu'il comprend un support, un tambour présentant une zone d'enroulement pour un câble à fibres optiques comportant une pluralité de fibres optiques, ledit tambour étant monté tournant sur un axe monté sur le support fixe, ledit câble optique principal ayant une extrémité fixée à la zone d'enroulement dudit tambour tournant, un câble optique de compensation enrouLé en spirale à l'intérieur du tambour et ayant une extrémité fixée sur ledit tambour et raccordée à l'extrémité du câble optique principal et une extrémité montée sur une partie fixe du support. De préférence, il comporte un ressort de rappel enroulé en spirale et ayant une extrémité solidaire d'une partie fixe du support et une extrémité montée fixe sur Ledit tambour tournant. D'autres caractéristiques et avantages de La présente invention apparaÂtront encore à la lecture de La description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement Limitatif, en référence aux figures annexées, sur lesquelles: - la figure 1 est une vue en perspective d'un enrouleur-dérouleur conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon un plan passant par l'axe de rotation du tambour de L'enrouleur-dérouleur représenté sur la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique de l'enrouleur représenté sur les figures 1 et 2 montrant particulièrement la disposition du c ble à fibres optiques de compensation, - les figures 4a et 4b représentent schématiquement l'enrouleur-dérouleur lorsque le c ble principal est en position enroulée (figure 4a) et en position déroulée (figure 4b), - la figure 5 est un schéma à plus petite échelle qui montre le raccordement d'un enrouleur- dérouleur conforme à l'invention à un poste fixe, - la figure 6 est un schéma identique à celui de la figure 5 mais montrant le raccordement de l'enrouleur-dérouleur à un poste mobile. On a représenté sur la figure 1 une vue en perspective d'un enrouleurdérouleur conforme à l'invention. Il est constitué d'un support fixe 2 comportant par exemple quatre trous de fixation permettant de le raccorder par des vis à un poste fixe ou à un poste mobile. Le support 2 est muni de deux flasques 4 supportant un axe de rotation 6 sur lequel un tambour 8 est monté tournant. Ce tambour comporte une gorge en hélice dans LaqueLLe vient se Loger un cibLe à fibres optiques principal 12. Comme on peut Le voir sur La figure 2 et plus particulièrement sur La figure 3, un câble à fibres optiques 14, appelé câble de compensation est logé à l'intérieur du tambour 12. Il est de préférence maintenu entre deux flasques 16. IL comporte une extrémité 14b solidaire d'un noyau cylindrique fixe 18. De préférence,-cette extrémité du cible de compensation 14 est enroulée en hélice sur quelques spires, par exemple deux ou trois, sur Le noyau cylindrique fixe -18 afin de créer un départ latéral de ladite extrémité du cible 14 par rapport au flasque externe 16. Ce déport latéral a pour but de faciliter la sortie de l'extrémité fixe du cible de compensation 14 et son raccordement avec un autre câble optique présentant une structure par exemple identique à celle du câble à fibres optiques principal 12. A titre d'exemple non limitatif, cette extrémité 20 peut tre reliée à l'extrémité 14b du câble de compensation 14 au moyen d'un connecteur multivoies 22 monté sur le support 2. Un guide rigide 17 protège le cible à fibres optiques 14. A son autre extrémité 14a, le cible optique de compensation 14 est monté fixe sur La paroi périphérique du tambour 8. Comme on peut le voir sur la figure 3, le tambour 8 comporte une ouverture qui permet de raccorder l'extrémité 14a du câble de compensation à l'extrémité 12b du cible à fibres optiques principal 12. En effet, te cible de compensation est enroulé à l'intérieur du tambour tandis que le cible principal est enroulé à l'extérieur de ce tambour. L'enrouLeur-dérouleur comporte également un ressort spiral 24 disposé à l'intérieur du tambour. Le ressort spiral comporte une extrémité interne montée fixe sur un moyeu 26 lui-mime fixe par rapport au biti 2 et une extrémité externe rendue solidaire du tambour 8. De préférence, Le ressort spiral 24 est guidé de part et d'autre par deux flasques 28. Comme on peut le voir sur la figure 1, une certaine Longueur de c ble peut être enroulée sur le tambour 8. Par exemple, si la gorge du tambour comporte six pas, il sera possible d'enrouler sur le tambour 8 une longueur de câble correspondant à six fois la circonférence moyenne du tambour. Le sens correspondant d'enroulement du cibLe 12 sur le tambour a été désigné par la flèche 30 sur La figure 4a. Lorsque l'on enroule ainsi le cible optique principal 12 en faisant tourner le tambour selon le sens de la flèche 30, l'extrémité 14a du cible optique de compensation effectue un nombre correspondant de tours, de telle sorte que le cible de compensation 14 enroulé sur le noyau 18 se desserre. Inversement, lorsque l'on déroule le cible à fibres optiques principal 12 en faisant tourner le tambour 8 selon le sens désigné par La flèche 32 sur la figure 4b, l'extrémité 14a du câble de compensation fixée sur le tambour effectue un nombre correspondant de tours dans le sens de la flèche 32 de telle sorte que Les spires du cibLe à fibres optiques de compensation 14 se resserrent sur le noyau 18 comme représenté sur la figure 4b. Ainsi, lorsque le cible principal 12 est en position enroulée, Les spires du cible de compensation sont desserrées. Au contraire, lorsque le cible à fibres optiques principal 12 est en position déroulée, les spires du cible de compensation 14 sont plus nombreuses et plus resserrées. On remarque également que le ressort de rappel en spirale a un comportement comparable à celui du câble de compensation 14. Lorsque le cible principal 12 est en position enroulée, les spires de ce ressort sont desserrées. L'effort de traction sur le cable principal est alors minimal. Au contraire, lorsque le cable à fibres optiques principal est en position déroulée, les spires du ressort 24 sont resserrées et l'effort de traction sur Le cable principal est maximal. On remarquera également sur les figures 3 et 4a la butée fixe 34 montée sur le cable principal qui définit la position d'enroulement maximal de ce cable principal en empêchant te tambour de poursuivre sa rotation jusqu'à la détente complète du ressort spiral 24. On remarquera également que le ressort de rappel en spiral 24 peut tre remplacé par un motoréducteur asservi, une manivelle ou tout autre moyen à la portée de l'homme de l'art. Si on désire exploiter l'enrouleur-dérouleur sur N tours de tambour et si l'on suppose que D et d sont respectivement les diamètres maximal et minimal d'enroulement en spirale du cible optique de compensation et que L est La longueur de cible de compensation correspondant à sa zone d'enroulement en spirale, le nombre minimal Ne de spires en position enroulée du cable optique principal 12 est donné par la formule: L Ne = Le nombre Nd de spires en position déroulée (figure 4b) devra donc etre: Nd = Ne + N Ceci impose la condition suivante: (Ne+N).ld Nfr.d. La valeur minimale de d est imposée par la spécification du rayon de courbure minimal acceptable par le câble de compensation. La structure de câble la plus favorable de ce point de vue est celle d'un cible obtenu par collage -direct à fibres nues. Le rayon de courbure minimal pour un tel câble, quoique sensiblement plus élevé que celui d'une fibre optique seule, reste du même ordre de grandeur. Les autres caractéristiques demandées à ce câble sont d'avoir une raideur suffisante pour éviter tout affaissement excessif de la spirale et une rugosité très faible afin de faciliter le glissement des spires. On a représenté sur la figure 5 un enrouLeur- dérouleur conforme à l'invention, désigné par la référence 1, monté sur une station fixe 40. On voit que dans ce cas Le câble optique 20 reLié au connecteur multivoies 22 aboutit à la station fixe 40 tandis que l'extrémité Libre 12a du cible principal 12 aboutit à un poste mobile 42. Au contraire, sur la figure 6, l'extrémité libre 12a du cible 12 est reliée à un poste fixe 44 tandis que le poste mobile 46 est relié au connecteur multivoies par l'intermédiaire du câble optique 20. Le dispositif qui vient d'être décrit s'applique à la téléintervention en secteur nucléaire, en particulier dans les usines de retraitement et les laboratoires de recherches associés. L'enrouleur- dérouleur conforme à l'invention doit être durci aux rayonnements nucléaires. Il doit être étanche aux eaux de ruissellement et doté de connexions optiques (connecteur multivoies 22) télémanipulables, c'est-à- dire aptes à être montées et démontées à distance au moyen d'un télémanipulateur. Enfin, on remarquera que la liaison intermédiaire entre l'extrémité 12b du cible à fibres optiques principal 12 située sur le tambour et -35 l'extrémité 14a du cible de compensation 15 n'est pas indispensable. Ce connecteur intermédiaire 14 peut être éliminé' si Le mime câble sert à la fois de cible principal et de cable de compensation. Ceci n'est possible que dans le cas o les caractéristiques nécessaires à la fonction de compensatipn (faible épaisseur, raideur suffisante) ne sont pas incompatibles avec celles que requiert Le cable principal (solidité mécanique, inertie chimique). REVENDICATIONS 1. EnrouLeur-dérouLeur -pour câbles à fibres optiques, caractérisé en ce qu'il comprend un support (2), un tambour (8) présentant une zone d'enroulement pour un câble à fibres optiques (12) comportant une pluralité de fibres optiques, ledit tambour (8) étant monté tournant sur un axe (6) monté sur le support fixe (2), Ledit câble optique principal (12) ayant une extrémité (12b) fixée à la zone d'enroulement dudit tambour tournant, un câbLe optique de compensation (14) enroulé en spirale à l'intérieur du tambour (8) et ayant une extrémité fixée sur ledit tambour (8) et raccordée à l'extrémité (12b) du câble optique principal (12) et une extrémité montée sur une partie fixe (18) du support.- 2. Enrouleur-dérouleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort de rappel (24) enroulé en spirale et ayant une extrémité (26) solidaire d'une partie fixe du support et une extrémité montée fixe sur ledit tambour tournant (8). 3. Enrouleur-dérouleur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que Le câble à fibres optiques de compensation (14) est monté entre deux flasques (16). 4. Enrouleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Le câble à fibres optiques principal (12) et le câble à fibres optiques de compensation (14) sont constitués par un seul et même câble, la compensation étant assurée par une partie du câble à fibres optiques principal enroulé en spirale à l'intérieur du tambour tournant (8). 5. Enrouleur seLon L'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le câble à fibres optiques de compensation (14) est constitué par un cible plat constitué de plusieurs fibres optiques accolées L'une à l'autre. 6. Enrouleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le câble plat (14) est constitué par des fibres optiques nues collées c8te à côte. 7. Enrouleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le câble à fibres optiques de compensation (14) comporte, du côté de son extrémité montée sur le support, une zone enroulée en hélice sur un cylindre fixe faisant partie du support, de manière à créer un déport Latéral de l'extrémité du câble de compensation facilitant sa sortie sans contraintes mécaniques. 8. Enrouleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un connecteur multivoies (22) monté sur le support (2) pour raccorder l'extrémité du c ble optique de compensation (14) montée sur ce support avec un autre cible à fibres optiques (20). 9. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la liaison entre l'extrémité du câble à fibres optiques principal (12b) fixée sur le tambour. tournant (8) et l'extrémité (14a) du c ble à fibres optiques de compensation (14) montée sur ledit tambour est effectuée par l'intermédiaire d'un bottier de liaison (15).