Brevet FR2914320A1 — publié le 20081003

L'invention concerne le domaine technique de la transformation des matières allongées continues, notamment des fils textiles, pour la production de câblés , c'est à dire des éléments textiles allongés obtenus par un assemblage, par torsion, d'au moins deux composants en matière allongée continus ou fils élémentaires. Elle concerne plus particulièrement un perfectionnement apporté au procédé dit de câblage direct et au dispositif mis en oeuvre pour réaliser ce procédé, qui consiste à réaliser l'assemblage de deux fils élémentaires au moyen d'une broche de torsion. On désignera dans ce qui suit par fil élémentaire , l'un des deux composants, qui entre dans la composition du câblé. Un fil élémentaire peut être une matière allongée, un fil textile ou un assemblage de fils, le dit assemblage pouvant avoir été réalisé en amont ou bien par dévidage en parallèle de plusieurs bobines alimentaires. D'une manière générale, le procédé de câblage direct est bien connu par l'homme du métier. Un premier fil élémentaire (F1) est prélevé d'une source, par exemple une bobine (1), passe par un dispositif de freinage (2), arrive à l'extrémité inférieure d'une broche de torsion (3), passe dans le canal axial puis radial (4) de ladite broche de torsion et débouche sur la périphérie d'un plateau (5) solidaire de la broche (3) et tournant avec celle ci. En raison de la rotation de la broche, ce fil élémentaire (F 1) subit une fausse torsion et forme un ballon (6) qui entoure un pot (7) disposé sur la partie haute de la broche (3). Ce pot n'est pas solidaire en rotation de la broche et sa rotation sur lui-même est empêchée par un moyen non représenté. A l'intérieur de ce pot, est disposée une bobine (8) d'un deuxième fil élémentaire (F2). Ce fil (F2) passe dans un dispositif de freinage (9) porté par le pot ou son couvercle. Le fil (F2) rejoint alors le fil (F1), au dessus du pot en un point dit point de câblage (10), les deux fils étant du fait de la rotation du fil (F1) par rapport au fil (F2) assemblés par torsion pour former un fil câblé (FC) qui est ensuite tracté par un dispositif d'appel (16) et réceptionné sur une bobine (17). Une solution de ce type est illustrée figure 1. Comme cela ressort de l'enseignement du brevet français FR2565261, pour certaines applications, telles par exemple pour l'industrie des bandages pneumatiques, on exige des fils câblés présentant une résistance très élevée, et pour lesquels les tensions et les torsions mises en jeu au cours du câblage doivent être strictement contrôlées et régulières sur toute la longueur du câblé. Pour cela, le procédé de câblage direct usuel ne permet pas d'atteindre une telle régularité, et l'on a proposé des dispositifs, que l'on désigne usuellement par tête de câblage (11) qui, en association avec un parcours du fil optimisé, ont permis d'obtenir une constitution du fil câblé très régulière dans lequel les tensions entre les fils élémentaires sont réparties régulièrement. La tête de câblage (11) est un système rotatif disposé, au-dessus de la broche (3) et donc du pot (7), dans le prolongement de l'axe de la broche (3) et pouvant tourner autour de cet axe, soit librement soit éventuellement par un moyen d'entraînement annexe. La tête de câblage est équipée d'au moins un ensemble tournant (12), présentant deux pistes dont la rotation est synchronisée, autour desquelles les deux fils élémentaires (F1) et (F2) peuvent s'enrouler séparément avant d'atteindre le point de câblage (10). Les brevets français FR2632981, FR2632982, FR2751667, FR2667879 et FR2673956 présentent, à titre d'exemples nullement limitatifs, différentes formes de réalisation d'un tel dispositif. On observe qu'ils comprennent un ou deux ensembles tournant (12) sur un axe perpendiculaire à l'axe de rotation de la tête de câblage elle-même. Les deux pistes autours desquelles les fils s'enroulent sont constituées par deux poulies à gorges. Quelle que soit la forme de réalisation, la vitesse des fils et la vitesse périphérique des pistes sont sensiblement égales, ce qui fait que le contact se fait sans glissement significatif. Les deux pistes étant liées en rotation, elles tendent à synchroniser l'avancement des deux fils, et par transfert du couple d'entraînement, à égaliser les tensions dans les deux fils avant qu'ils n'atteignent le point de câblage. On observe que selon ces différents modes de réalisation le fil élémentaire (F1) formant ballon, pénètre dans la tête de câblage par un oeillet (13) disposé à sa périphérie, de sorte que la-dite tête de câblage (11) est entraînée en rotation par le fil lui-même. On observe aussi que le fil élémentaire (F2) en provenance du pot (7) via le dispositif de freinage (9) pénètre axialement dans la tête de câblage par un oeillet (14) sur lequel il change de direction pour atteindre sa piste sur son ensemble tournant d'entrée. On observe enfin que le fil câblé (FC) ressort de la tête de câblage par un oeillet (15) disposé généralement au niveau ou légèrement au-dessus du point de câblage (10) (figure 1). Il a été mis en évidence que cet arrangement du parcours des fils dans le régulateur crée des frictions, sur les oeillets de guidage d'entrée (13) et (14) sur lesquels le fil forme un angle d'embarrage. Il a été démontré que ces frictions provoquent une augmentation de la tension dans les fils élémentaires (F1) et (F2), et contribuent à une dégradation de leur structure. Dans tous les cas, cela se traduit par une diminution de la résistance finale du fil câblé (FC). Un autre inconvénient des têtes de câblages selon les arrangements décrits précédemment est lié à son entraînement en rotation par le fil (F 1) qui forme le ballon. Pour cela, le fil est guidé en son entrée par un oeillet ou les flancs d'une poulie de sorte que la traction du fil dans le ballon en rotation crée un couple suffisant pour cet entraînement. Il en résulte des tensions et des forces de friction supplémentaires. Ce phénomène est particulièrement sensible au moment du démarrage de la position, pendant lequel le fil doit fournir, en plus du couple d'entraînement, un couple d'accélération de la tête de câblage. Il a été proposé d'entraîner la tête de câblage par des moyens mécaniques comme il ressort de l'enseignement du brevet EP0313877, ou bien par un moteur auxiliaire tel que proposé par le brevet FR2632982. Ces dispositifs sont complexes et présentent une grande difficulté de mise en oeuvre notamment en raison des exigences de synchronismes avec la broche, compte tenu de l'angle d'hélice que présente le fil (F1) dans le ballon et de ses variations. Or il a été trouvé, et c'est l'objet de la présente invention, un moyen sûr et rationnel de résoudre ces problèmes relatifs aux frictions, enfilage, et accès. L'invention concerne donc un perfectionnement d'un procédé connu de câblage direct de deux composants ou fil au moyen d'une broche de torsion, le premier fil élémentaire pénétrant par l'extrémité de la broche, ressortant radialement au niveau du plateau de celle-ci, tournant et formant un ballon, le deuxième fil élémentaire étant dévidé depuis une ou des bobines disposées dans un pot placé au-dessus de la broche en passant par un dispositif de freinage, les deux fils étant réunis au moyen d'une tête de câblage entraînée en rotation par le fil élémentaire qui forme le ballon, et dans lequel l'avancement des deux fils élémentaires et leurs tensions respectives sont égalisées par le passage sur au moins un ensemble tournant comportant des pistes dont la rotation est synchronisée, sur lesquelles ils s'enroulent . Afin de résoudre le problème posé de limiter les tensions et frottements occasionnés par l'entraînement en rotation de la tête de câblage qui contribuent à la dégradation du câblé ou de ses composants, selon l'invention, - la tête de câblage comporte un élément de motorisation auxiliaire, - l'élément de motorisation auxiliaire et l'élément de motorisation de la broche de torsion, sont alimentés par un même système de pilotage, de sorte que lesdits éléments de motorisation tournent à une vitesse égale, ou égale à un glissement près, lequel glissement se traduit par une variation de décalage angulaire entre la broche et la tête de câblage correspondant à un auto-équilibrage de la tension des fils. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les éléments de motorisation sont des éléments moteurs à courant alternatif. Selon ce mode de réalisation, les éléments de motorisation sont de type synchrone. Avantageusement, au moins l'un des éléments moteurs et de type asynchrone. Le système de pilotage est un variateur de fréquence Selon ce mode de réalisation, l'élément moteur de la tête de câblage fournit, au point de fonctionnement correspondant à la vitesse de production, en présence des fils, un couple moteur inférieur au couple nécessaire à l'entraînement de ladite tête de câblage, le couple supplémentairement pour assurer le synchronisme avec la broche, étant fourni par la traction du fil en provenance du ballon. Ou bien, l'élément moteur de la tête de câblage fournit, au point de fonctionnement correspondant à la vitesse de production, en présence des fils, un couple moteur supérieur au couple nécessaire à l'entraînement de ladite tête de câblage, le couple de retenue pour assurer le synchronisme avec la broche, étant fourni par la traction du fil en provenance du ballon. Selon un mode premier mode de réalisation d'une machine équipée d'une pluralité de stations de travail chacune équipée d'une broche motorisée et d'une tête de câblage motorisée, la broche motorisée et la tête de câblage motorisée de chaque station, sont reliées à un circuit d'alimentation électrique alternatif commun alimenté par un variateur de fréquence unique pour un ensemble de stations de travail adjacentes, éventuellement par l'intermédiaire d'un contacteur permettant un arrêt et un redémarrage individuel de chaque station de travail. Selon un mode de réalisation préféré d'une machine équipée d'une pluralité de stations de travail chacune équipée d'une broche motorisée et d'une tête de câblage motorisée, la broche motorisée et la tête de câblage motorisée de chaque station sont reliées à un variateur de fréquence indépendant, permettant le démarrage, la régulation de vitesse et l'arrêt de la station de travail indépendamment des positions adjacentes. On comprendra mieux l'invention au moyen des dessins annexés, donnés à titre d'exemple. La figure lest un schéma général montrant, selon l'état de la technique, le procédé de câblage direct, la tête de câblage qui y est représentée étant entraînée uniquement par le fil de ballon. La figure 2 est un schéma général montrant, selon l'invention, le procédé de câblage direct, la tête de câblage qui y est représentée étant entraînée par un élément de motorisation auxiliaire. La figure 3 est un schéma montrant le mode d'alimentation centralisé, d'une pluralité de stations de travail selon l'invention. La figure 4 est un schéma montrant le mode d'alimentation par variateurs de fréquence indépendant à chaque station de travail. L'invention concerne donc un perfectionnement du procédé de câblage direct de deux composants ou fil au moyen d'une broche de torsion (3), le premier fil élémentaire (F1) pénétrant par un canal (4) de la broche creuse, ressortant radialement de celle-ci au niveau de son plateau (5) tournant et formant un ballon (6) autour du pot (7). Le deuxième fil élémentaire (F2) est dévidé depuis une ou des bobines disposées dans un pot (7) placé au-dessus de la broche en passant par un dispositif de freinage (9). Le mode de réalisation d'un tel dispositif et son utilisation sont connus par l'homme de métier et ne sont pas détaillés ici. Les deux fils (F1, F2) sont réunis au moyen d'une tête de câblage (11) dans laquelle l'avancement des deux fils élémentaires et leurs tensions respectives sont égalisées par le passage sur au moins un ensemble tournant (12) chacun comportant des pistes sur lesquelles ils s'enroulent. La broche de torsion (3) est entraînée en rotation par un élément de motorisation (19). Afin de résoudre le problème posé de limiter les tensions et frottements occasionnés par l'entraînement en rotation de la tête de câblage (11) qui contribuent à la dégradation du câblé ou de ses composants, selon l'invention, la tête de câblage (11) comporte un élément de motorisation (18) auxiliaire. Cet élément de motorisation auxiliaire (18) est alimenté par le même système de pilotage (20) que l'élément de motorisation (19) de la broche de torsion. Il en résulte que, par l'intermédiaire de ce système de pilotage unique (20), l'élément de motorisation de la broche (19) et l'élément de motorisation de la tête de câblage (18), tournent à une vitesse égale, ou diffèrent d'une valeur de glissement, lequel glissement se traduit par une variation de décalage angulaire entre la broche et la tête de câblage. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les éléments de motorisation (18) et (19) sont des éléments moteurs à courant alternatif. Le système de pilotage est un variateur de fréquence (20). Selon ce mode de réalisation, les éléments de motorisation (18) et (19) sont de type synchrone. Dans ces conditions, ils entraînent la broche de torsion (3) et la tête de câblage (11) à une vitesse égale. Du fait de l'enroulement du fil (F1) sur une portion de la piste cylindrique aménagée sous le plateau (5), que l'homme de métier désigne par réserve et de l'angle d'hélice que forme le fil (F1) dans le ballon (6), la phase angulaire entre la broche (3) et la tête de câblage (11) évoluent pendant les phases de démarrages et d'arrêt et sont soumises à des variations autour d'une valeur d'équilibre tout le long de la production. Ces variations sont inévitables lors des phases de démarrage et d'arrêt et restent utiles en cours de production car elles constituent un moyen d'amortir les éventuels à-coups de tension par exemple occasionnés par des irrégularités de défilement du fil. Compte tenu du problème à résoudre de s'adapter aux variations de phase angulaire entre la broche (3) et la tête de câblage (11), avantageusement, selon ce mode de réalisation, au moins l'un des éléments moteurs (18) et (19) est de type asynchrone. En adoptant au moins un élément moteur de type asynchrone, le système de câblage direct ainsi constitué, autorise une petite variation de vitesse (glissement) de l'un des organes par rapport à l'autre, ce qui va donc permettre la variation de phase angulaire entre les deux organes. 20 Cette caractéristique peut être réalisée en utilisant un élément de motorisation (19) de type synchrone pour la broche (3) et un élément de motorisation (18) de type asynchrone pour la tête de câblage ou, selon un mode de réalisation préféré en utilisant deux éléments de motorisation de 25 type asynchrones. Selon l'un quelconque de ces modes de réalisation, c'est le fil qui relie et donc synchronise la broche et la tête de câblage en formant un ballon15 présentant un arc d'enroulement ou un angle d'hélice, qui engendre un décalage angulaire. Les éléments moteurs (18, 19) peuvent être dimensionnés : - pour que l'élément moteur (18) de la tête de câblage (11) fournisse, au point de fonctionnement correspondant à la vitesse de production, en présence des fils, un couple moteur inférieur au couple nécessaire à l'entraînement de ladite tête de câblage, le couple supplémentairement pour assurer le synchronisme avec la broche (3) étant fourni par la traction du fil en provenance du ballon. - ou bien, pour que l'élément moteur (18) de la tête de câblage (11) fournisse, au point de fonctionnement correspondant à la vitesse de production, en présence des fils, un couple moteur supérieur au couple nécessaire à l'entraînement de ladite tête de câblage, le couple de retenue pour assurer le synchronisme avec la broche étant fourni par la traction du fil en provenance du ballon. Selon un premier mode de réalisation d'une machine équipée d'une pluralité de stations de travail chacune équipée d'une broche motorisée (3, 19) et d'une tête de câblage motorisée (11, 18), la broche motorisée et la tête de câblage motorisée de chaque station, sont reliées à un circuit d'alimentation électrique alternatif commun (21) alimenté par un variateur de fréquence (20) unique pour un ensemble de stations de travail adjacentes (figure 3). Eventuellement un contacteur (22) permet un arrêt et un redémarrage individuel de chaque station de travail. Selon un autre mode de réalisation préféré d'une machine équipée d'une pluralité de stations de travail chacune équipée d'une broche motorisée (3, 19) et d'une tête de câblage motorisée (11, 18), la broche motorisée et la tête de câblage motorisée de chaque station sont reliées à un variateur de fréquence (20) indépendant, permettant le démarrage, la régulation de vitesse et l'arrêt de la station de travail indépendamment des positions adjacentes (figure 4). Selon ce mode de réalisation, la broche (3) peut être équipée d'un capteur de vitesse, et chaque position de travail peut être équipée d'un système de commande qui régule la vitesse de broche en boucle fermée au moyen d'un système d'asservissement connu. La rotation de la tête de câblage (11) n'est pas asservie par une boucle fermée séparée, sa vitesse étant synchronisée par le fait que sa rotation est commandée par le même système de pilotage, aux variations de phase angulaire près. Les avantages ressortent bien de la description. REVENDICATIONS 1. Dispositif de câblage pour réaliser un procédé de câblage direct de deux composants ou fil (F1, F2) au moyen d'une broche de torsion (3) assujettie à un élément de motorisation (19), le premier fil (F1) pénétrant par l'extrémité (4) de la broche, ressortant radialement de celle-ci au niveau d'un plateau (5) de celle-ci, tournant et formant un ballon (6), le deuxième fil élémentaire (F2) étant dévidé depuis une ou des bobines (8) disposées dans un pot (7) placé au-dessus de la broche (3) en passant par un dispositif de freinage (9), les deux fils (F1, F2) étant réunis au moyen d'une tête de câblage (11) destinée à égaliser l'avancement des deux fils (F1), (F2) et leurs tensions respectives par le passage sur au moins un ensemble tournant (12) comportant des pistes sur lesquelles lesdits fils s'enroulent séparément, caractérisé en ce que - la tête de câblage (11) comporte un élément de motorisation électrique auxiliaire (18), - l'élément de motorisation auxiliaire (18) et l'élément de motorisation (19) de la broche de torsion (3), sont alimentés par un même système de pilotage (20), de sorte que lesdits éléments de motorisation tournent à une vitesse égale, ou égale à un glissement près, lequel glissement se traduit par une variation de décalage angulaire entre la broche (3) et la tête de câblage (11) correspondant à un auto-équilibrage de la tension des fils (F1), (F2). 2. Dispositif de câblage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de motorisation (18, 19) sont des moteurs à courant alternatif. 3. Dispositif de câblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les éléments de motorisations (16, 19) sont de type synchrone. 4. Dispositif de câblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'au moins l'un des moteurs (18, 19) et de type asynchrone. 5. Dispositif de câblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le système de pilotage (20) est un variateur de fréquence. 6. Dispositif de câblage selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que l'élément moteur (18) de la tête de câblage (11) fournit, au point de fonctionnement correspondant à la vitesse de production, en présence des fils, un couple moteur inférieur au couple nécessaire à l'entraînement de ladite tête de câblage, le couple supplémentairement pour assurer le synchronisme avec la broche étant fourni par la traction du fil en provenance du ballon. 7. Dispositif de câblage selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que l'élément moteur (18) de la tête de câblage (11) fournit, au point de fonctionnement correspondant à la vitesse de production, en présence des fils, un couple moteur supérieur au couple nécessaire à l'entraînement de ladite tête de câblage, le couple de retenue pour assurer le synchronisme avec la broche étant fourni par la traction du fil en provenance du ballon. 8. Machine de transformation des fils par un procédé de câblage direct équipée de stations de travail adjacentes selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 chaque station de travail étant équipée d'une broche motorisée (3, 19) et d'une tête de câblage motorisée (11, 18), caractérisée en ce que la broche motorisée et la tête de câblage motorisé de chaque station sont reliées à un circuit d'alimentation électrique (21) alternatif commun alimenté par un variateur de fréquence (20) unique pour un ensemble de stations de travail adjacentes, éventuellement par l'intermédiaire d'un contacteur (22) permettant un arrêt et un redémarrage individuel de chaque station de travail. 9. Machine de transformation des fils par un procédé de câblage direct équipée de stations de travail adjacentes selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, chaque station de travail étant équipée d'une broche motorisée (3, 19) et d'une tête de câblage motorisée (11, 18), caractérisée en ce que la broche motorisée et la tête de câblage motorisé de chaque station sont reliées à un variateur de fréquence (20) indépendant, permettant le démarrage, la régulation de vitesse et l'arrêt de la station de travail indépendamment des positions adjacentes. 10. Machine de transformation des fils par un procédé de câblage direct équipée de stations de travail adjacentes selon la revendications 9, caractérisée en ce que la broche (3) est équipée d'un capteur de vitesse, et chaque position de travail est équipée d'un système de commande qui régule la vitesse de broche en boucle fermée au moyen d'un système d'asservissement connu.