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"Bobines de fil métallique" la présente invention concerne le bobinage de fils métalliques, et en particulier la formation de bobines à ,partir desquelles le fil métallique peut être déroulé sans faire tourner la bobine.
La fabrication du fil métallique implique un bo- binage entre les procédés et, naturellement, le produit fi- nal doit être fourni sous forme d'un certain ensemble d'em- ballage qu'on appellera ci-après "paquet" à partir duquel il peut être retiré. Malgré de nombreux perfectionnements compliqués le bobinage du fil métallique, en particulier lorsqu'il implique un déroulement à partir d'une autre bo-
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bine, constitue un processus-relativement coûteux, en rai- son de la main-d'oeuvre et de la surveillance nécessaires.
Ceci est particulièrement sensible, dans le cas d'un fil métallique mince, attendu que l'inertie de la bobine d'ali- mentation, si elle est grande, est si importante qu'un ré- glage très précis de sa vitesse de rotation est nécessaire pour maintenir le fil métallique à la tension correcte et pour empêcher soit un déroulement trop rapide, soit une rup- ture brusque du fil métallique.
Il existe un grand nombre de procédés d'utilisa- tion qui nécessitent un déroulement du fil métallique à par- tir d'un paquet à une vitesse non uniforme. Si le paquet consiste en une bobine, il faut recourir à un équipement considérable pour faire tourner la bobine à une vitesse appropriée pour empêcher un entremêlement du fil métallique ou l'application d'un effort excessif au fil métallique,à mesure qu'il est déroulé à partir de la bobine. Même dans les applications où des tronçons de fil métallique sont dé- roulés à la main à partir d'une bobine, ce qui constitue une phase d'une opération de fabrication ou de montage, une bo- bine lourde ralentit l'opération dans une large mesure.
Dans le cas d'un fil métallique mou, comme des conducteurs en cuivre, on peut dérouler des bobines rela- tivement petites à partir des paquets de la même façon qu'une ficelle à partir de balles, c'est-à-dire à partir de l'intérieur de la bobine. De très grandes bobines d'un fil en matière ferreuse ont été agencées dans des tambours ayant une capacité allant jusqu'à 227 kg, pour le retirer dans un sens axial à partir du tambour à travers des méca- nismes qui compensent le retors engendré par un tel dérou-
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lement.
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Toutefois, il existe de nombreux fils métalliques, comprenant un fil métallique filamenteux, un toron, une corde et un cble, qui ne peuvent pas être traités de cette façon. Dans le cas de ces matières, il a été proposé de mettre le fil métallique sous forme d'un paquet ayant généralement la forme d'un enroulement hélicoïdal, le fil métallique, sous sa forme empaquetée, présentant un retors par circonvolution. C'est-à-dire que le fil métallique est enroulé d'une certaine façon et qu'il est retordu en même temps, de sorte que lors de son'déroulement, le retors du fil métallique compense le retors engendré par le retrait axial .du fil métallique et ce dernier est évacué sans ef- fort de torsion.
De nombreux paquets de fil métallique ont été faits dans des buts spéciaux sous la forme d'enroulements hélicoïdaux, avec le retors sus-mentionné, mais les seuls ensembles qui ont eu du succès sont ceux qui ont été enrou- lés sous forme de couches régulières sur un mandrin,qui est ensuite retiré. Dans un tel agencement, les spires forte- ment tassées sont superposées pour se supporter mutuelle- ment les unes et les autres,jusqu'à ce que le fil métalli- que soit déroulé. Toutefois, malgré le plus grand soin au cours, du bobinage, on doit faire attention aux spires si- tuées devant celle qui est en cours de déroulement, qui se détachent de la masse enroulée.
Habituellement, on main- tient ces spires prématurément déroulées au moyen d'un mon- tant central à l'intérieur de la bobine pour empêcher ces spires de s'emmêler avec la partie du fl métallique qui quitte le paquet. Un tel montant central diminue la tendance
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à l'emmêlement,mais ne l'empêche pas.
La -demanderesse a découvert qu'il est possible de former un paquet de fil avec un retors d'un tour environ par circonvolution et de dérouler le fil métallique d'un tel paquet sans risque d'emmêlement. Le principe est appli- cable à tous les types de fil métallique, les seules modifi- cations nécessaires étant dues aux caractéristiques physi- ques de la matière en cours de traitement. Comme on le verra plus loin, la présente invention concerne des matières ayant un certain degré d'élasticité et ne s'applique pas à des ma- tières comme un fil de cuivre mou, de la soudure, etc.
Les tiges ou tubes en matière plastique entrent également dans le cadre de la présente invention,pour autant qu'ils - "ient une élasticité et une souplesse suffisantes pour agir comme un fil métallique, lorsqu'il, sont enroulés et retordus..-
D'une façon générale, l'invention concerne un paquet de fil métallique comprenant un récipient annulaire et une bobine de fil métallique disposée sous forme d'un grand nombre de spires à recouvrement à l'intérieur du ré- cipient. Chaque spire du fil métallique présente un retors élastique lui permettant d'être extrait axialement à par- tir du récipient sans subir de déformation par torsion.
Chaque spire du fil métallique exerce également une pres- sion vers l'extérieur à l'intérieur du récipient pour rete- nir les spires adjacentes à l'encontre d'un déplacement susceptible de provoquer un entremêlement avant et pendant l'extraction du fil métallique. En outre, le paquet peut également comporter un moyen de guidage,pour la sortie du fil métallique,sur le récipient,qui définit un trajet de
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guidage incurvé pour le fil métallique,afin d'empêcher la transmission de force de torsion à partir des parties extraites du fil métallique aux spires restant dans le ré- cipient.
Le procédé de l'invention est applicable à la fabrication d'une bobine de fil métallique à partir de laquelle le fil métallique peut être déroulé sans subir de déformation par torsion. Il consiste à pousser le fil métal- lique dans le sens de sa longueur dans un récipient sur un trajet initial généralement parallèle à l'axe du récipient.
Le fil métallique est empêché de tourner autour de son axe pendant qu'il est poussé vers l'avant. En même temps, le fil métallique mobile est guidé de son trajet initial sur un trajet incurvé passant tout autour de l'intérieur du réci- pient, de façon à former des spires successives de fil mé- tallique ayant chacune un retors élastique dans le récipient, On prévoit également un appareil pour la mise en oeuvre du présent procédé,qui comprend un moyen d'entraînement pour pousser un @@onçon e fil métallique vers l'avant en direc- tion d'un paquet annulaire,sur un trajet de déplacement ini- tialement drolt,sans permettre au fil métallique de tourner autour de son axe, à l'endroit où la force de poussée est exerc6e.
On prévoit également un moyen pour diriger le fil métallique de son trajet droit sur un trajet incurvé passant tout autour de l'intérieur du paquet, de façon que les spi- res successives du fil métallique retordu soient déposées à l'intérieur du paquet.
La présente invention exige que les paquets de fil métallique soient faits d'une certaine façon, et que le fil métallique soit retiré d'une certaine façon. Si les
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paquets sont faits comme prévu, ils présentent une action caractéristique,lors du déroulement,qui est différente de celle de paquets ou bobines fabriqués par des procédés différents.
On va se référer maintenant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une coupe d'une forme de réalisa- tion d'un ensemble d'emballage ou paquet comprenant essen- tiellement un récipient cylindrique contenant une bobine de fil métallique ; la figure 2 est une coupe du paquet de la figure 1 montrant un mode de déroulement du fil métallique ; la figure 3 est une coupe d'un paquet analogue à celui représenté sur la figure 1, mais avec un fil métal- lique plus mince et un mode d'extraction différent ; la figure 3A est une coupe suivant la ligne 3A-3A de la figure 3 ; la figure 4 est une vue générale d'un mécanisme d'emballage qui peut convenir à une large gamme de fils métalliques ;
la figure 4A est une vue du récipient en regardant dans le sens des flèches 4A-4A de la figure 4, une partie du récipient étant en arrachement pour montrer la bobine ; la figure 5 est une autre forme de réalisation du paquet représenté sur la figure 2, montrant un moyen de guidage de sortie modifié ; et la figure 6 montre une autre forme de réalisation du guidage de sortie de la figure 2.
Pour former une telle bobine, il est naturelle- ment nécessaire que les spires aient une'circonférence suf-
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fisante pour que le retors conféré au fil métallique ne dépasse la limite d'élasticité du fil métallique soumis à une torsion, ce qui limite le diamètre minimum de la bo- bine. Si l'on désire que le fil ne soit pas déformé par tursion, le diamètre minimum de la bobine est également limité par ce facteur. Toutefois, ainsi qu'on l'a déterminé, la déformation par torsion du fil métallique n'affecte pas sévèrement la faculté de retirer le fil métallique des pa- quets envisagés sans entremlement.
En se référant maintenant à la figure 1, on a re- , présenté un paquet de fil métallique suivant la présente in- vention. Il consiste simplement en un récipient cylindrique
10 ayant un trou central 11 ménagé dans une paroi d'extré- mité, trou à travers lequel le fil métallique est extrait.
L'extrémité interne 12 du fil métallique est fixée à une partie quelconque du récipient pour empêcher son déplacement et en outre pour l'empêcher de tourner et de so détordre.
Naturellement, il est évident que le récipient peut être en métal ou en une autre matière quelconque suf- fisamment robuste, comme du carton ondulé, et que lorsque le fil métallique présente les caractéristiques correctes, le récipient peut avoir une forme carrée ou autre forme polygonale, au lieu de la forme circulaire. Toutefois, il est nécessaire qu'il soit capable de résister à la force ayant tendance à le faire éclater, à mesure que le fil métallique est poussé en position. En pratique, un réci- pient ayant une résistance suffisante pour permettre de transporter une bobine de fil métallique du poids envi- sagé est suffisamment robuste pour empêcher un tel écià- tement.
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Afin d'obtenir un tel paquet de fil métallique, le processus le plus simple consiste à maintenir le réci- pient pour 1'empêcher de tourner et à introduire le fil mé- tallique dans le récipient, de façon à engendrer une force mettant le fil métallique sous compression. En même temps, un retors doit être conféré au fil métallique. On peut uti- liser un dispositif distributeur quelconque pour garantir le dépôt du fil métallique sous forme de couches. A titre d'exemple, sur la figure 4, le récipient 10 est serré sur un chariot 20, qui est animé d'un mouvement de va-et-vient le long de@ tiges 21 au moyen d'un cylindre hydraulique 21.
Un tube 23 conduit le fil métallique d'une bobine 24 à l'intérieur du récipient. Ce'-tube a une forme sensiblement hélicoïdale, comm@@on peut le voir en comparant les figures
4 et 4a, de sorte qu'à l'extrémité la plus rapprochée de la bobine, il est dirigé dans un sens presque tangent par rap- port à la spire de plus petit diamètre qui doit être formée par la machine.
Le tube 23 est monté pour tourner dans des paliers
25 et 26. Ainsi, en poussant le fil métallique 27 à tra- vers le tube, ce dernier est contraint de tourner dans le sens indiqué sur la figure 4a, ce qui a pour résultat de déposer le fil métallique à l'intérieur du récipient sous une forme hélicoïdale. On peut pousser le fil métallique à travers le tube au moyen d'une série de rouleaux venant en prise avec le fil métallique, comme les rouleaux 28. Ces rouleaux jouent deux rôles.
Ils entraînent naturellement le fil métallique à travers le tube, et ils empêchent égale- ment le retors engendré par le bobinage d'être transmis à la bobine d'alimentation 24: Après être passé en regard
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des rouleaux, le fil métallique subit une certaine défor- mation par torsion,à mesure qu'il se déplace vers la bo- bine, où il présente un retors d'un tour par circonvolu- tion.
On a indiqué qu'il est nécessaire que le fil mé- tallique soit sous compression dans le récipient. Dans ce but, il suffit d'appliquer un couple de retenue au tube 23,.
Un frein 30, de forme simple ou compliquée,suivant les be- soins, suffit pour produire l'effort de compression dans le fil métallique.
Il est évident qu'on peut apporter des modifica- tions importantes au mécanisme représenté sur la figure 4.
Par exemple, dans le cas d'un fil métallique très mince, il est nécessaire que l'extrémité d'évacuation du tube soit souple,de façon que l'ouverture puisse se trouver près de la surface du récipient ou de la bobine de fil métallique, ou reposer sur elle, en réduisant ainsi au minimum la ten- dance qu'a le fil à se déformer,avant.qu'il soit en place dans la bobine.
Etant donné que le fil métallique du paquet est soumis à \un. déformation élastique, il a tendance à s'en débarrasser de lui-même en quittant le paquet,si l'extré- mité interne est enfilée dans l'ouverture et est empêchée de tourner. Suivant la dimension et l'élasticité du fil métallique, le degré de guidage et de retenue nécessaire pour qu'il quitte le paquet varie d'une façon considérable.
Sur la figure 2, un simple collier 40, fixé à un support 41, coopère avec l'ouverture du récipient pour garantir un déroulement correct. Si on le désire, le collier peut être muni d'un manchon ou autre moyen pour empêcher une
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éjection spontanée du fil métallique, en engendrant une traînée suffisante. Il s'est avéré qu'avec un tel agence-. ; ment, le fil métallique prend la forme d'une hélice enrou- lée autour d'un cône, ou une certaine surface de révolution plus grande à l'extrémité interne qu'à l'autre extrémité.
En raison des effets combinés de l'élasticité de torsion et de l'élasticité de flexion du fil métallique, l'hélice est remarquablement stable et le fil métallique de la bo- , bine n'est pas déplacé, excepté pour quitter la bobine le long du trajet hélicoïdal ainsi défini. Cette hélice cor- respond en quelque sorte à la forme optimum du tube utilisé pour former les bobines dans la machine de la figure 4.
Certains fils métalliques nécessitent, lors de leur retrait, un guidage plus prononcé que celui de l'agencement représenté sur la figure 2. Sur la figure 3, on a repré- senté une forme de guidage comprenant un élément rotatif conique monté dans un palier 50, et un récipient qui peut présenter un arbre 51 fixé à sa grande extrémité pour coo- p6rer aven un palier 52 supporté de façon appropriée par le support 53 du récipient. Pour obtenir un guidage, un tube
54 est fixé au coté externe du cône et est relié à l'alésage central du tube rotatif axial 55. Le tube 54 peut s'étendre dans le paquet, la partie 56 étant ou bien rigide ou assez souple, suivant le fil métallique enroulé dans le paquet.
Le tube doit être sous forme d'une hélice pour permettre au fil métallique de prendre la forme qu'il a naturellement, lorsqu'il n'est pas enroulé.-
Les moyens de guidage de sortie représentés sur les figures 5 et 6 sont analogues à ceux représentés sur les figures 2 et 3, mais sont conçus spécialement pour em-
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pêcher une réaction de torsion dans le paquet. Il s'est avéré que dans certaines applications du fil métallique. des forces de torsion indésirables sont engendrées dans des parties du fil métallique situées à l'extérieur du paquet, fcrces qui ont tendance à être renvoyées dans le paquet, en dérangeant ainsi les spires du paquet.
Par exemple, lorsqu'un fil de soudage est allongé sur une grande distance à partir du paquet et est dirigé dans et autour d'un grand ouvrage, le fil métallique a tendance à s'enrouler ou à former des boucles, par suite de cette application. Cet en- roulement engendre des forces de torsion dans le fil mé- tallique, *qui peuvent être retransférées dans le paquet et provoquer un dérangement des spires.
Pour empêcher ce transfert, le moyen de guidage de sortie du récipient définit, d'une façon générale, un trajet de guidage incurvé pour le fil métallique. En se référant en- particulier à la figure 5, un tube 60 en forme d' "U" est fixé au récipient au moyen d'un support ou étrier 62. Le tube 60 fournit un trajet de guidage incurvé par lequel pas- se le fil métallique. Le fil métallique 64 peut encore être
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extrait du paquet à l'ttretordu. Toutefois, les parties non extraites du fil métal1iquqEsitu4es àl'extérieur du paquet, qui peuvent être retordues pendant son utilisation, ne peuvent pas retransmettre les forces ayant tendance à déformer les boucles du fil métallique dans le paquet,en raison de l'in- terposition du tube 60.
, La réaction de torsion est également empochée par le moyen de guidage de sortie représenté sur la fi- gure 6. Il est prévu une série de galets 66,décalés les uns par rapport aux autres,qui guident le fil métallique
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sur un trajet incurvera mesure qu'il est déroulé. Les galets 66 sont supportés par une console 68 fixée au ré- cipient, Ce moyen de guidage est analogue à celui de la figure 5, mais a l'avantage d'offrir moins de résistance au retrait du fil métallique.
De ce qui précède, on voit que bien qu'il soit théoriquement possible de prévoir un agencement de bobinage et de débobinage particulier, compte tenu de la dimension du paquet, de la dimension de la rigidité et de la résis- tance à la torsion du fil métallique à empaqueter et à distribuer, un procédé beaucoup plus facile consiste à former un paquet au moyen d'un agencement de fortune et à observer son action à mesure que le fil métallique est déroulé. Le degré da support nécessaire devient très vite évident.
Bien que l'on ait utilisé l'expression "fil mé- tallique" dans l'ensemble de la présente demande, elle en- globe des cordes ou câbles torsadés, ayant une élasticité, ainsi qu'un fil métallique filamenteux. Egalement, il n'est pas nécessaire que la structure/soit métallique, comme indi- qué plus haut, et il peut s'agir par exemple d'une matière organique, ou du verre, pour autant qu'elle ait également l'élasticité nécessaire.
La déformation par torsion du fil métallique a été définie comme correspondant à un tour par circonvo- lution. D'une façon plus stricte, le'degré de déformation est fonction de l'angle du fil métallique formé avec un plan perpendiculaire à l'axe de la bobine. Cet angle est presque un angle droit et, par conséquent, la déformation correspond en pratique à celle décrite. Si le fil métalli-
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que est enroulé avec un mouvemént de va-et-vient rapide, il présente une déformation par torsion différente de celle décrite. Toutefois, le procède de fabrication décrit, en tient automatiquement compte, le fil métallique subissant un retors plus ou moins important par circonvolution, sui- vant les besoins, pour sortir à l'état non retordu.