Brevet FR2762439A1 — publié le 19981023

La présente invention concerne une installation pour la réalisation de torons conducteurs ceux des conducteurs du câble plat à réaliser, - un dispositif d'alignement en aval des postes d'émission des torons, - un dispositif d'extrusion en aval du dispositif d'alignement, recevant les torons alignés pour extruder sur ceux-ci l'isolant du câble, ce dispositif d'extrusion étant alimenté en matière plastique isolante par une extrudeuse, - un poste de refroidissement en aval du poste d'extrusion pour refroidir l'isolant extrudé et le figer, - un cabestan de tirage recevant le câble plat terminé, ce ca bestan tirant le câble plat, ainsi que les torons formant le câble plat, à travers l'installation, à la vitesse de défile ment. Les torons conducteurs usuellement appelés torons unilay ont une seule couche extérieure toronnée dans un seul sens. On connaît déjà une telle installation (figure 1). Cette installation est destinée à la réalisation de câbles tels que les câbles à conducteurs multiples utilisés dans l'informatique, notamment des câbles plats, pour relier les différents équipements d'un système informatique. Ces câbles plats comportent plusieurs, voire un grand nombre de conducteurs tous parallèles, disposés à plat et réunis en un ruban par une matière plastique isolante. De tels câbles sont fabriqués actuellement à l'aide d'une installation telle que celle représentée schématiquement à la figure 1. Cette installation comporte en amont, un poste d'émission de torons 111 composé de tourets lllA, lllB, lllc, en nombre correspondant à celui des conducteurs du câble plat à réaliser. On peut avoir jusqu'à soixante-dix tourets. Tous les torons passent par un dispositif d'alignement 13 puis dans un dispositif d'extrusion 114 alimenté par un extrudeur 115. Le dispositif d'extrusion 114 forme un ruban rectangulaire enrobant les torons alignés par le dispositif d'alignement 113. En sortie du dispositif d'extrusion 114, un dispositif de refroidissement 116 refroidit la matière plastique pour la figer et permettre son passage sur le cabestan de tirage 117 qui assure également l'enroulement du câble plat. Or, selon cette technique connue, on réalise d'abord des torons que l'on enroule séparément chacun sur une bobine ou touret. Ces tourets sont placés dans le poste d'alimentation 111 et servent alors à la fabrication du câble plat. Il n'est pas possible actuellement de fournir directement au dispositif d'alimentation 113 des torons qui seraient assemblés dans le poste d'émission 111 car les torons se composent eux-mêmes d'un certain nombre de brins, en général d'un brin central entouré de six brins périphériques enroulés autour du brin central avec un certain pas. Or, le brin central et les brins périphériques sont eux-mêmes dévidés de bobines et le poste de réalisation d'un toron constitue en soi une installation relativement compliquée, d'autant plus que ce poste soude le toron pour figer les brins qui le constituent. La présente invention a pour but de simplifier la fabrication de torons conducteurs unilay de câbles électriques et concerne à cet effet une installation du type défini ci-dessus, caractérisée en ce qu'au moins un poste d'émission comprend d'amont en aval, suivant l'axe d'émission qu'il définit - un touret principal débitant le brin central du toron dans l'axe d'émission, à la vitesse de défilement définie par le cabestan de tirage, - une grille de toronnage ayant un orifice central coaxial à l'axe d'émission pour recevoir le brin central et des orifi ces périphériques répartis autour de l'orifice central et re cevant les brins périphériques, cette grille tournant autour de l'axe d'émission, - une filière solidaire en rotation de la grille de toronnage, en aval de celle-ci, pour regrouper les brins périphériques autour du brin central et former le toron, - un dispositif de regroupement, - un four de soudage en aval du dispositif de regroupement, soudant les brins du toron en faisant fondre la pellicule fu sible des brins constituant le toron, - un moyen d'émission des brins périphériques comprenant * un axe creux rotatif aligné sur l'axe d'émission et portant le touret auxiliaire chargé du faisceau des brins périphé riques, ce touret étant lui-même coaxial à l'axe d'émission, * un bras de dévidage tournant autour du touret pour dévider globalement le faisceau des brins périphériques et alimen ter la grille de toronnage, ce bras tournant à la même vi tesse que la grille, L'installation selon l'invention permet de regrouper les différentes phases de fabrication d'un câble plat entre les brins constituant chaque toron ou corde formant un conducteur du câble plat jusqu'à la réalisation du câble plat luimême, grâce aux postes d'émission des torons dont l'encombrement n'est pratiquement pas plus important que celui des postes d'émission connus avec leur touret portant chaque fois un toron. De façon avantageuse, tous les postes d'émission de toron d'une même installation sont réalisés comme indiqué cidessus. L'installation permet de réaliser un toron respectant les normes et en particulier celles imposées au pas, avec des moyens extrêmement simples puisque, d'une part, la vitesse de rotation du touret auxiliaire, qui fournit les brins périphériques, est réglée en fonction de la vitesse de tirage. Ce rapport est en général fixe car la vitesse de tirage est défi- nie. Par contre, l'invention évite tout problème d'asservissement compliqué de la vitesse de rotation de la grille de toronnage et du bras de dévidage (pick-up) qui dévident les brins du touret. Cette vitesse de rotation est non figée ; elle s'établit librement à partir de la vitesse fournie par le moyen d'entraînement du touret mais peut varier par rapport à celleci, la rotation du bras de dévidage et de la grille (ainsi que de sa filière) restant rigoureusement synchrone, c'est-à-dire parfaitement en phase. La vitesse de rotation de l'ensemble bras-grille de toronnage-filière s'établit en fonction de l'équilibre des différents efforts exercés sur cet ensemble au niveau du toronnage et du dévidage. Cette solution est possible car pour une vitesse de défilement et une vitesse de rotation du touret, constantes, le pas réalisé sur le toron est très peu dépendant du diamètre de dévidage des brins périphériques du touret auxiliaire. Un calcul montre qu'entre le dévidage du touret auxiliaire, au niveau de sa nappe périphérique, au début du dévidage (diamètre le plus grand) et la fin du dévidage du touret, lorsque la nappe est près du moyeu, ce qui représente une variation de diamètre de dévidage de 100 %, la variation du pas formée par l'installation selon l'invention se limite à moins de 1 %. Cette très faible variation est très largement à l'intérieur des contraintes fixées par les cahiers des charges et cette variation est absorbée par la fluctuation de la vitesse de rotation de l'ensemble rotatif grille-filière-bras de dévidage par rapport à la vitesse de rotation qui lui est fournie par le dispositif d'entraînement, et cela grâce à une liaison d'entraînement libre entre le moyen d'entraînement et les roues d'entraînement de cet ensemble rotatif grille-filière-bras de dévidage. Cela simplifie considérablement les problèmes de réalisation de l'installation : le touret qui constitue l'élé- ment rotatif de plus grande masse est entraîné en rotation à une vitesse de rotation constante fixée par le moyen d'entraînement en rotation (cette vitesse peut éventuellement être asservie sur la vitesse de tirage). Mais cette dernière varie en général de manière négligeable. Inversement, l'ensemble rotatif, qui tourne de manière rigoureusement synchrone, présente une faible masse et par suite une faible inertie et se met facilement, automatiquement à l'équilibre, en évitant tout risque de mou dans le faisceau de brin entre le touret auxiliaire et le bras de dévidage et entre le bras de dévidage et la grille, évitant avec certi tude tout risque de quitter la poulie de dévidage et par suite une rupture de brin. La situation serait différente, voire irréalisable en pratique, si l'on entraînait à vitesse constante l'ensemble rotatif grille-filière et bras de dévidage et que l'on chercherait à asservir la vitesse de rotation du touret en fonction de l'appel en brins périphériques par l'ensemble rotatif tournant à vitesse constante. Les défauts inévitables de l'asservissement du touret lourd produiraient du mou dans le faisceau de brins entre le touret, le bras de dévidage et la grille, faisant sauter le faisceau de brins du bras de dévidage et provoquant inévitablement la rupture de brins et par suite l'arrêt de l'installation, la mise au rebut de torons de longueur insuffisante et autres conséquences catastrophiques pour la production. L'alignement des différents moyens suivant l'axe d'émission permet d'aboutir à une structure compacte, homogène et permet de réunir en parallèle même un grand nombre de tels postes d'émission dans l'installation, en fonction du nombre de conducteurs du câble à fabriquer. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, plusieurs postes d'émission d'une même installation de réalisation de câbles électriques sont entraînés en rotation par un moyen d'entraînement commun. Cela est possible car la vitesse de tirage V est la même pour tous les postes d'émission d'une même installation. L'équilibre de rotation de la grille de toronnage, de sa filière et du bras de dévidage, se faisant indépendamment dans chaque poste de dévidage selon les caractéristiques générales de la présente invention. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'entraînement en rotation d'une manière non figée entre le moyen d'entraînement en rotation du touret et l'ensemble rotatif formé par la grille, sa filière et le bras de dévidage, ensemble synchrone, est assuré par une liaison à friction autorisant des variations de vitesse entre la vitesse d'entrée fournie par le moyen d'entraînement et la vitesse de rotation réelle de l'ensemble rotatif ainsi entraîné. Selon une autre caractéristique de l'invention, un organe de dépôt d'un flux de soudure est traversé par le brin central, en aval du touret principal fournissant le brin central, en amont de la grille de toronnage. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation connue, - la figure 2 est une vue schématique d'une installation selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique d'un poste d'émission d'un toron selon l'invention. Selon la figure 2, un mode de réalisation d'une installation pour la fabrication de câbles électriques tels que des câbles utilisés en informatique comprend des postes d'émission de torons 11 en nombre correspondant à ceux des conducteurs du câble à réaliser, un dispositif d'alignement 13 en aval des postes d'émission 11 recevant les différents torons pour les regrouper et les disposer dans leur position définitive à l'entrée d'un dispositif d'extrusion 14 alimenté par une extrudeuse 15. En sortie du dispositif d'extrusion 14, le câble C, encore mou, passe dans un dispositif de refroidissement 16 qui fige la forme de la matière plastique extrudée sur les torons et permet son passage sur le cabestan de tirage 17. Ce cabestan défini la vitesse de défilement (V) des différents éléments linéaires à travers l'installation, à savoir les torons et le câble dans ses différents états. Les différents postes d'émission 11 des torons sont en parallèle. Ces postes sont identiques ou du moins semblables. Un exemple d'un tel poste d'émission 11 sera décrit ciaprès à l'aide de la figure 3. Selon la figure 3, le poste d'émission 11 comprend d'amont en aval dans le sens de défilement des éléments dans le poste et suivant l'axe d'émission XX défini par ce poste, tout d'abord un touret appelé par convention touret principal 20 qui fournit le brin central 21 du toron. Ce brin 21 passe suivant l'axe d'émission XX à la vitesse de défilement V définie par le cabestan de tirage 17. En aval du toron principal 20, il est prévu un dispositif 30 traversé par le brin central 21 et qui dépose sur celui-ci un flux de soudure. En aval de ce dispositif 30, le brin central 21 traverse le moyen d'émission 40 du faisceau 49 de brins périphériques décrit ultérieurement. En aval de ce moyen d'émission 40 se trouve une grille de toronnage 50 entraînée en rotation. Cette grille 50 comporte un orifice central 51 placé sur l'axe et des orifices périphériques 52, 53. Ces orifices 51, 52, 53 ... ont une forme de filière. L'orifice 51 est traversé par le brin central 21 et les orifices périphériques 52, 53 sont traversés par les brins périphériques (22, 23 ...). En aval de cette grille de toronnage 50, il est prévu une filière 54 qui est traversée par les brins périphériques 22, 23 et le brin central 21. Cette filière 54 est solidaire de la grille 50 par l'intermédiaire d'un boîtier 55 en forme d'entonnoir et l'ensemble est porté par une roue 56 entraînée en rotation autour de l'axe d'émission XX. En aval de la filière 54, le toron 24 formé passe dans un four de soudage 60 dont l'entrée est équipée d'un dispositif de regroupement 61. Le four de soudage 60 fait fondre la pellicule fusible entourant le brin central et/les brins périphériques pour souder les brins entre eux. Le moyen d'émission 40 des brins périphériques se compose d'un axe creux 41 monté dans un palier 42 solidaire de la masse 43. Cet axe creux est muni d'une roue d'entraînement 44. Il est coaxial à l'axe d'émission XX et traversé par le brin central 21. Cet axe creux 41 porte un touret appelé par convention touret auxiliaire 45 chargé des brins périphériques sous la forme d'un faisceau 49 regroupant tous les brins périphériques. Ce faisceau 49 est enroulé sur le touret 45 comme s'il s'agissait d'un seul brin. Le touret 45 est en appui contre une butée 451 et il est maintenu en place par un moyen de fixation 452 tel qu'un écrou. Il est ainsi solidaire en rotation de l'axe creux 41. Le moyen d'émission 40 comprend également un bras de dévidage 46 muni d'une poulie 461. Ce bras 46 est porté par un palier 47 de manière à tourner autour de l'axe XX. Ce palier 47 est, selon ce mode de réalisation, lui-même monté sur l'axe creux 41. Le bras 46 est muni d'une roue d'entraînement 48 pour dévider le faisceau 49 en tournant autour du touret 45, avec une vitesse de rotation relative appropriée, le touret 45 tournant lui-même avec son axe 41. Le moyen d'entraînement du poste d'émission 11 est constitué par un moteur 70 asservi par une commande 71 en fonction du signal S(V) lié à la vitesse de tirage V. Le moteur 70 entraîne par son axe de sortie 72 et ses poulies 73, 74, 75 respectivement la poulie 44 de l'axe creux 41, la poulie 48 du bras de dévidage 46 et la poulie 56 de la grille de toronnage 50. La liaison entre les poulies de l'axe de sortie 72 du moteur 70 et les poulies portées par l'axe creux 41, le bras de dévidage 46 et la roue 56 de la grille de toronnage 50, se fait par l'intermédiaire de courroies crantées 76, 77, 78, pour assurer chaque fois une transmission synchrone du mouvement. Le touret auxiliaire 45 est entraîné à une vitesse de rotation déterminée Q par le moyen d'entraînement 70. Cette vitesse de rotation dépend de la vitesse de tirage V, en général fixe. La vitesse de rotation du touret 45 est définie en fonction du pas imposé au toron et de la vitesse de défilement V, ce qui permet de calculer la vitesse de rotation du touret 45. Pour calculer cette vitesse de rotation on prend le diamètre moyen du dévidage des brins du toron 45, c'est-à-dire que l'on suppose que la couche du touret 45, dont on dévide les brins périphériques, est une couche moyenne entre la couche extrême extérieure et la couche extrême intérieure. Dans cette hypothèse on calcule alors la vitesse de rotation à laquelle doit tourner le touret 45 pour fournir les brins périphériques permettant de réaliser le pas demandé en fonction de la vitesse de rotation V. Cette vitesse de rotation Fol fixée par le moyen d'entraînement 70 et imposée au touret 45 par la transmission par courroie crantée 76 et par les poulies 73 et 44 est alors fixe. Par contre, la vitesse de rotation de l'ensemble rotatif synchrone formé de la grille 50, de sa filière 54 et du bras de dévidage 46 (ainsi que de sa poulie 461) est une vitesse de rotation flottante, non imposée, et qui se règle par un état d'équilibre. Cet ensemble rotatif est entraîné en rotation de manière synchrone par les poulies 74, 75, les courroies crantées 77, 78 et les poulies respectives 48, 56. Cet ensemble tourne de manière rigoureusement synchrone pour que le bras de dévidage 46 soit toujours dans la même position angulaire (phase) par rapport à la grille 50, pour guider correctement les brins périphériques 22, 23. Par contre, la vitesse de rotation de cet ensemble rotatif est différente de la vitesse de rotation du touret ; la vitesse de rotation relative du bras 46 par rapport au touret 45 est légèrement négative pour qu'il puisse y avoir dévidage. Un calcul simple montre que la variation du pas du toron 24 obtenue ainsi est très peu dépendante du diamètre de dévidage des brins du touret auxiliaire 45. En effet, en utilisant les notations suivantes Q vitesse angulaire du touret 45 Q vitesse angulaire du bras de dévidage 46 et de la grille de toronnage 50, r rayon instantané du fil sur le touret auxiliaire 45 P pas de toronnage V vitesse de tirage de la machine on a la formule suivante du pas P = 2nr V P = 2HrrQ-V Pour calculer la variation de pas en fonction de la variation du rayon de dévidage du touret 45, on peut se limiter au calcul du pas pour le plus petit rayon et pour le plus grand rayon du touret. En effet, usuellement, les tourets ont un diamètre de 250 mm d'où un plus grand rayon de 0,125 m. Le moyeu du touret a en général un diamètre de 125 mm d'où un rayon minimum d'enroulement de 0,065 m. Cela donne dans le premier cas un pas -3 PM = 8,464.10 (m) et dans le second cas un pas -3 Pm = 8,564.10 (m). Cela donne une variation de l'ordre de + 0,6 W. En d'autres termes, cela démontre que le pas obtenu est pratiquement indépendant du rayon de dévidage du touret auxiliaire 45 ou du moins la variation de pas est très largement à l'intérieur des limites imposées. L'entraînement en rotation de l'ensemble rotatif synchrone 50, 54, 46 est assuré de préférence à partir du moyen d'entraînement en rotation 70 puisque cet ensemble rotatif tourne à une vitesse voisine de celle du touret auxiliaire 45. Cet entraînement est toutefois assuré par l'intermédiaire d'une liaison souple ou moyen d'entraînement flottant 79 qui autorise des variations de rotation en sortie par rapport aux variations de rotation à l'entrée. Ce moyen d'entraînement en rotation, souple 79, peut être constitué par un embrayage à frein ou un embrayage électromagnétique ou moyen de liaison ou d'entraînement en rotation non rigide ou non figé. Une conséquence importante de cette indépendance du pas par rapport au rayon de dévidage du touret auxiliaire est de permettre d'entraîner, par un même moyen d'entraînement en rotation, plusieurs postes d'émission car, quel que soit le niveau de dévidage de chacun des tourets, l'ensemble rotatif synchrone de la grille, de la filière et du bras de dévidage de chaque poste d'émission s'adapte automatiquement et surtout le pas obtenu étant indépendant du niveau de remplissage du touret, cet entraînement commun est possible. Cela simplifie considérablement l'installation. R E V E N D I C A T I O N S Installation pour la réalisation de torons conducteurs unilay de câbles électriques tels que des câbles utilisés en informatique, comprenant: - des postes d'émission de torons (11) en nombre correspondant à ceux des conducteurs du câble (C) à réaliser, - un dispositif d'alignement (13) en aval des postes d'émission (11) des torons, - un dispositif d'extrusion (14) en aval du dispositif d'alignement (13), recevant les torons (24) alignés pour ex truder sur ceux-ci l'isolant du câble, ce dispositif d'extrusion (14) étant alimenté en matière plastique isolante par une extrudeuse (15), - un poste de refroidissement (16) en aval du poste d'extrusion (14) pour refroidir l'isolant extrudé et le figer, - un cabestan de tirage (17) recevant le câble (C) terminé, ce cabestan (17) tirant le câble plat, ainsi que les torons (24) formant le câble plat, à travers l'installation, à la vitesse de défilement (V), caractérisée en ce qu' au moins un poste d'émission (11) comprend d'amont en aval, suivant l'axe d'émission (XX) qu'il définit - un touret principal (20) débitant le brin central (21) du to ron (24) dans l'axe d'émission (XX), à la vitesse de défile ment (V) définie par le cabestan de tirage (17), - une grille de toronnage (50) ayant un orifice central (51) coaxial à l'axe d'émission (XX) pour recevoir le brin central (21) et des orifices périphériques (52, 53) répartis autour de l'orifice central (51) et recevant les brins périphériques (22, 23), cette grille (50) tournant autour de l'axe d'émission (XX), - une filière (54) solidaire en rotation de la grille de toron nage (50), en aval de celle-ci, pour regrouper les brins pé riphériques (22, 23) autour du brin central (21) et former le toron (24), - un dispositif de regroupement (61), - un four de soudage (60) en aval du dispositif de regroupement (61), soudant les brins du toron en faisant fondre la pelli cule fusible des brins constituant le toron, - un moyen d'émission (40) des brins périphériques (49, 22, 23) comprenant * un axe creux (41) rotatif, aligné sur l'axe d'émission (XX) et portant le touret auxiliaire (45) chargé du faisceau (49) des brins périphériques (22, 23), ce touret (49) étant lui-même coaxial à l'axe d'émission (XX), * un bras de dévidage (46) tournant autour du touret (45) pour dévider globalement le faisceau (40) des brins péri phériques (22, 23) et alimenter la grille de toronnage (50), ce bras (46) tournant à la même vitesse que la grille (50), - un moyen d'entraînement en rotation (70) pour entraîner en rotation le touret auxiliaire (45) en fonction directe de la vitesse de tirage (V), l'ensemble formé par la grille (50), sa filière (54) et le bras de dévidage (46), solidaire en ro tation, étant entraîné en rotation d'une manière non figée à partir du moyen d'entraînement (70). 20) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'entraînement en rotation de manière non figée de l'ensemble rotatif formé par la grille de toronnage (50), sa filière (54) et le bras de dévidage (46), tournant en synchronisme, est assuré par un moyen de couplage souple (79). 30) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen de couplage souple (79) est un embrayage à friction. 40) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que plusieurs postes d'émission (11) sont entraînés en rotation par un même moyen d'entraînement (70). 50) Installation selon la revendication 1, caractérisée par un organe de dépôt (30) d'un flux de soudure, traversé par le brin central (21), en aval du touret principal (20) fournissant le brin central, en amont de la grille de toronnage.