La fabrication de câbles formés de fils métalliques, notamment de conducteurs électriques, fait l'objet de constantes améliorations qui permettent des vitesses toujours plus grandes.
Toutefois, les exigences en ce qui concerne la qualité des câbles augmentent également.
Il en est ainsi notamment des câbles téléphoniques formés de quartes, c'est-à-dire dont les conducteurs sont câblés quatre par quatre. Ces quartes, pour transmettre les messages avec un bon rendement, et pour éviter la diaphonie, doivent présenter des caractéristiques électriques bien définies. En pratique, on mesure les résistances, les selfs et les capacités sur les câbles sortant de fabrication pour définir la qualité. On utilise, entre autres, les valeurs K1, K2, K3, K11, K22, etc.
Une condition difficile à satisfaire est d'obtenir des déséquilibres capacitifs assez petits. La valeur K1 (dite déséquilibre de capacité réel-réel) tient compte des capacités des fils à la terre,
C1 à C4; elle n'est pas mesurable sur la bobine de fabrication.
Pratiquement, on emploie à sa place la valeur mesurée sur la bobine K1 = C13 + C24 - C14 - C23.
De toute façon, dans le câble, K1 et K1 sont très voisins.
Les déséquilibres capacitifs entre chaque paire et le circuit fantôme sont donnés par les expressions suivantes en négligeant les capacités à la terre.
EMI1.1
Les quartes sont d'autant meilleures et la diaphonie est d'autant plus faible que les valeurs 1', K2 et K3 sont basses.
C'est la valeur K1' qu'il importe avant tout de surveiller, car les normes sont sévères pour cette grandeur.
Pour obtenir de bons câbles, c'est-à-dire de faible valeur
K1', on s'efforce d'employer quatre conducteurs isolés les plus semblables. Cependant, on constate que cette condition n'est pas suffisante et que l'opération de quartage, c'est-à-dire l'assemblage des quatre conducteurs joue un grand rôle. Même avec des conducteurs parfaits, il est tout à fait possible que les déséquilibres de capacité dépassent les tolérances admises.
On peut calculer théoriquement les capacités entre conducteurs en supposant qu'ils se touchent, et, par là, les déséquilibres de capacité. Les valeurs obtenues par le calcul sont en général très petites, c'est-à-dire dans les tolérances. Aucune doctrine claire n'a jamais été formulée sur l'origine des déséquilibres souvent élevés qu'on obtient en pratique. Néanmoins, on constate, en manipulant des quartes, que si deux conducteurs voisins se séparent sur une certaine distance, les déséquilibres augmentent fortement. On peut donc admettre que les déséquilibres de capacité proviennent d'un défaut géométrique dans la position des conducteurs, même s'il n'est pas possible de constater de visu le déplacement relatif des conducteurs et leur écartement.
On a longtemps assimilé le problème de l'assemblage des quatre conducteurs à celui des fils d'acier, où il est courant de donner une détorsion. Le fil d'acier étant très rigide, il supporte mal la torsion pendant son assemblage avec d'autres fils, ce qui l'empêche de se poser tangentiellement à ses voisins.
Pendant de nombreuses années, on a appliqué la détorsion à la fabrication des quartes, mais on se rend compte aujourd'hui que cette disposition n'est pas suffisante à grande vitesse et eu égard aux prescriptions de plus en plus sévères.
On a également essayé d'améliorer la qualité des quartes en obligeant les quatre conducteurs à avancer vers le point d'assemblage selon des longueurs égales grâce à des cabestans donneurs. Les résultats n'ont pas répondu aux espoirs.
D'autres constructeurs se sont efforcés de donner aux quatre
conducteurs des tensions mécaniques constantes et égales entre elles. En effet, il est clair que si un conducteur est détendu, il s'éloignera du centre de la quarte, créant ainsi éventuellement un espace avec ses conducteurs voisins. Là également, l'égalité des tensions n'a pas donné la solution recherchée, particulièrement aux grandes vitesses.
En général, les toronneuses sont équipées de dévidoirs ou de dérouleurs sur lesquels les bobines débitrices de fil sont montées et on sait que lorsque les fils sont tirés à grande vitesse, à partir de l'appareil de dévidage, ils subissent des secousses qui peuvent être gênantes. Dans les toronneuses connues, on a déjà cherché à réduire ces secousses par une construction judicieuse de l'appareil de dévidage.
Un type de dévidoir connu est dit à la déroulée . Dans l'exécution la plus simple, c'est la traction du fil qui fait tourner la bobine autour de son axe. Il ne convient que pour les cas où le fil est assez résistant pour vaincre les frottements et les balourds de la bobine. Pour pallier cet inconvénient, on peut entraîner la bobine débitrice par un moteur. Ce moteur peut fournir un couple fonction de la vitesse de la bobine pour assister simplement son déroulement et réduire la tension dans le fil. Il peut également être à vitesse variable, commandée par une accumulation de fil. Lorsque cette dernière est faible, le moteur reçoit l'ordre d'aller plus vite, lorsqu'elle est forte, d'aller plus lentement. Il faut veiller à ce que cette boucle de réglage fermée soit stable.
En plus, ce procédé donne une tension constante et moyenne, mais les irrégularités des spires du fil sur la bobine impriment des secousses au dispositif d'accumulation, entre autres à son palpeur. L'inertie de ce dernier fait que les variations de courte durée dans la tension du fil ne sont pas amorties. A très grande vitesse, ce phénomène peut être gênant, car il imprime une vibration au fil déroulé. Un autre inconvénient du système réside dans le coût du moteur à vitesse variable et de la boucle de régulation automatique.
Le dévidage à la défilée, où le fil forme une boucle tournant autour d'une des joues de la bobine, convient mieux aux grandes vitesses. On prévoit un cylindre ou un cône coaxial à la bobine, dit antiballonnement, pour contenir la boucle dans un espace limité. Le fil, projeté à l'extérieur par la force centrifuge due à la rotation de la boucle, frotte contre l'antiballonnement et subit ainsi un certain freinage. Ce freinage est différent suivant que la spire frotte le haut ou le bas de l'antiballonnement, car son poids se soustrait ou s'additionne à la force centrifuge. On a donc des pulsations dans la tension du fil. Un défaut plus grave apparaît aux petites vitesses et au démarrage lorsque la boucle du fil tourne trop lentement pour que la force centrifuge l'éloigne de la joue de la bobine.
On évite cet inconvénient en munissant la joue de la bobine d'une coronelle ou disque tournant à une vitesse égale ou supérieure à la boucle du fil. Cette coronelle est avantageusement mise en rotation par un moteur indépendant.
L'inconvénient du déroulement à la défilée tel que décrit cidessus réside dans la difficulté à donner au fil une tension prédéterminée. Elle est voisine de zéro aux basses vitesses, ce qui nécessite dans la plupart des cas un frein à fil. A haute vitesse, le frottement de la boucle sur l'antiballonnement augmente la tension du fil.
Or, on s'est aperçu que des irrégularités de tension de faible amplitude ou en d'autres termes de petites secousses de courte durée pouvaient être la cause de déséquilibres de capacité dans les quartes. De telles secousses ne peuvent pas être décelées par les appareils de mesure usuels qui possèdent une inertie non négligeable due à la présence des masses mobiles. L'hypothèse a été faite que l'origine de ces irrégularités de tension est à chercher dans les irrégularités des spires des bobines, dans les vibrations des fils passant sur des poulies ou des renvois, et d'une façon générale dans les contacts matériels entre le fil, entraîné à grande vitesse, et toute pièce mécanique fixe ou mobile tel qu'organes de guidage, etc.
Ces secousses non détectées agissent cependant sur la position que prennent les fils au moment où ils sont assemblés, créant ainsi des vides imperceptibles à l'oeil nu entre les différents conducteurs isolés de la quarte. Des espaces de quelques dixièmes de mm seulement sur des longueurs de l'ordre de 1 m sont suffisants s'ils se répètent pour faire sortir la quarte des tolérances.
Dans certains procédés de fabrication ou de traitement d'articles comportant des fils ou des bandes métalliques très délicats, on utilise des dispositifs qui permettent de maintenir ces fils ou ces bandes sous tension constante sans que ces derniers soient soumis à l'action de pièces solides susceptibles de les blesser ou de perturber le traitement auquel ils sont soumis. Dans certains de ces dispositifs, on utilise par exemple pour mettre le fil sous tension des moyens qui exercent sur lui des forces électro-magnétiques.
Le but de la présente invention est de réaliser une machine pour la fabrication de câbles par toronnage produisant aux vitesses les plus grandes exigées à l'heure actuelle, des câbles de qualité meilleure que jusqu'à maintenant. Pour cela, partant de l'hypothèse énoncée plus haut, selon laquelle les défauts constatés avaient pour origine des irrégularités de tension indécelables par les appareils de mesure connus et se produisant malgré les précautions déjà prises pour éviter toute secousse dans le déroulement des fils, on a constaté qu'il était possible d'adjoindre à des machines pour la fabrication de câbles par toronnage de type usuel, sans grande complication, des dispositifs de mise sous tension agissant sans serrage matériel de pièces solides sur les fils et de prévoir un réglage de ces dispositifs de mise sous tension.
L'expérience a montré que l'on obtenait de cette manière une amélioration surprenante et imprévisible de la qualité des câbles spécialement lorsque la machine travaille à très grande vitesse.
La présente invention a pour objet une machine pour la fabrication d'un câble par toronnage de plusieurs fils, comprenant un appareil de dévidage équipé de supports de bobines débitrices de fil, un appareil de toronnage pourvu d'une filière d'entrée et un appareil récepteur comportant un support de bobine réceptrice et des moyens de tirage du câble, capacité risée en ce que des dispositifs de mise sous tension des fils sont
disposés entre la filière d'entrée et chacun des supports de bobine débitrice et en ce que chacun de ces dispositifs de mise sous tension comporte au moins un organe de guidage soutenant le fil à un emplacement fixe, une zone de passage située en amont de l'organe de guidage et traversée par un segment de fil sans que ce dernier soit guidé,
des moyens pour soumettre ledit segment de fil à une force répartie sur sa longueur
et des moyens de réglage de ladite force indépendants des moyens de tirage.
Dans une forme d'exécution particulièrement avantageuse
de l'objet de l'invention, la force répartie sur la longueur du fil
est obtenue de façon très simple en entraînant la bobine débi
trice en rotation autour de son axe grâce à un moteur indépen
dant. Le fil qui se dévide forme une boucle qui est soumise à la force centrifuge du fait de la rotation de la bobine. Un dispo
sitif antiballonnement fixe ou solidaire de la bobine, peut être
prévu autour du passage libre que le fil parcourt avant d'ar
river sur l'organe de guidage. Le réglage de la tension s'ef
fectue en réglant la vitesse de rotation de la bobine, qui est
indépendante de celle des moyens de tirage.
L'avantage de l'appareil ainsi défini réside dans le fait que
sitôt que la bobine est animée d'un mouvement de rotation,
rien ne s'oppose au démarrage rapide du fil, car la force centri
fuge le décolle de la bobine. De plus, la résistance de l'air ou le
frottement qu'exerce l'antiballonnement sur le fil dépendent
de la vitesse de rotation de la bobine. On régule ainsi la tension du fil en choisissant une vitesse de rotation adéquate de la bobine, ou en choisissant le diamètre de l'organe antiballonnement. Cette tension du fil est obtenue sans mettre en mouvement des masses autres que le fil. Ainsi, on a une faible inertie, ce qui absorbe les secousses dues à l'irrégularité des spires de la bobine.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, diverses formes d'exécution d'une quarteuse selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation schématique de la quarteuse, cette vue montrant deux appareils de dévidage des fils,
la fig. 2 une vue en coupe schématique à échelle un peu plus grande de l'un des appareils de dévidage, et
la fig. 3 une vue en coupe analogue à celle de la fig. 2, montrant une seconde forme d'exécution de l'appareil de dévidage.
La quarteuse représentée au dessin est une machine à double torsion. La plaque de base 1 équipée de deux montants fixes 2 et 3, porte une lyre 4 à l'intérieur de laquelle est suspendu un berceau 5 portant la bobine réceptrice 6. La quarte 7 passe à travers une filière 7a, solidaire du montant 2, puis sur le renvoi de guidage 8 qui la dirige sur une des branches de la lyre d'où elle est dirigée vers le renvoi 9 dans l'axe de la quarteuse pour parvenir sur la bobine 6 qui est entraînée en rotation et tire la quarte et les fils depuis les bobines débitrices.
La lyre 4 et la filière 7a constituent un appareil de toronnage tandis que le berceau 5 et le support de la bobine 6 constituent l'appareil récepteur. La bobine 6 est entraînée par un moteur 6a dont le stator est monté sur le berceau 5. Ce moteur constitue un moyen de tirage de la quarte 7.
A l'amont de cet assemblage, on trouve un appareil de dévidage qui comporte, montés sur un bâti rigide 10, quatre dévidoirs désignés chacun de façon globale par 11 et dont deux sont représentés. Un.dévidoir 11 est représenté plus en détail à la fig. 2. On voit à cette figure une partie du bâti 10 qui comporte un palier 12 dans lequel est monté un support de bobine 13 constitué d'un arbre tubulaire à une extrémité duquel est fixée une poulie 14. Cet arbre tubulaire présente à son extrémité opposée à la poulie 14 une embouchure arrondie 20 qui constitue un organe de guidage du fil 19. En outre, l'arbre 13 porte une bobine 15 qui est entraînée en rotation par la poulie 14 et par la courroie 16 passant sur la poulie du moteur 17 (fig. 1).
Un organe antiballonnement 18, de forme cylindrique, est fixé au bâti 10. Il est coaxial à la bobine 15 et en longueur, s'étend jusqu'à une distance du bâti 10 un peu supérieure à la longueur de la bobine 15. L'extrémité libre de l'arbre tubulaire
13 est située approximativement au niveau de la joue droite de la bobine 15, de sorte que le fil 19 qui provient de la bobine, passe librement de cette bobine jusqu'à l'organe de guidage 20, puis est tiré à l'intérieur de l'arbre 13 vers le point de convergence des fils formant la quarte 7.
On comprend que si la bobine 15 est entraînée en rotation dans un sens tel que les spires de cette bobine ont tendance à se serrer les unes sur les autres et si la bobine 6 qui tire les fils
19 vers la filière 2a fonctionne de façon à tirer les fils à vitesse constante, la tension sur les fils sera donnée par les dimensions de la boucle que chaque fil forme entre la bobine et l'organe de guidage 20 et par la vitesse de rotation des bobines. Ces paramètres déterminent en effet l'importance de la force cen
trifuge qui s'exerce sur la boucle. Le dispositif antiballonne
ment 18, lorsqu'il est prévu, sert à limiter le rayon de la boucle
et par conséquent à stabiliser le fonctionnement de l'appareil.
n peut aussi servir à régler la tension du fil.
Le cas échéant, pour diminuer le frottement de la boucle
contre l'organe antiballonnement, on peut rendre ce dernier
mobile en rotation avec la bobine. C'est ce que montre la fig. 3, où l'on voit le bâti 10 et sur une console 21 un moteur 22 dont l'arbre 23 est porté par un palier 24. L'arbre 23 porte sur le côté gauche du palier 24 un organe antiballonnement 25.
L'extrémité de l'arbre 23 forme un support de bobine sur lequel est engagée une bobine 27. Le fil 28 se dévide de la bobine. ll forme une boucle à l'intérieur de l'organe antiballonnement 25, cette boucle s'étendant dans le passage libre de forme annulaire ménagé autour de la bobine et devant cette dernière jusqu'à l'organe de guidage 29 qui est une ouverture ménagée au centre de la face antérieure de l'organe antiballonnement 25.
Toutefois, l'appareil de dévidage décrit ci-dessus pourrait également être réalisé différemment. Ainsi, par exemple, en partant d'un dévidoir à la défilée de type classique comportant, comme indiqué ci-dessus, une bobine fixe, un cône antiballonnement s'étendant autour de la bobine et en avant de cette dernière et une coronelle entourant la joue antérieure de la bobine, on pourrait prévoir de faire passer le fil successivement sur deux organes de guidage constitués par des poulies d'axes perpendiculaires à la direction du fil, montées, de façon à être tangentes à une même ligne droite sur un châssis mobile capable de tourner autour de ladite ligne droite. Entre ces deux poulies, le châssis mobile porterait une troisième poulie d'axe parallèle aux deux premières, agencée de manière que le fil passant sur les trois poulies suive un chemin sensiblement triangulaire.
La poulie intermédiaire, qui pourrait être voisine de la poulie amont, et la poulie aval constituant un organe de guidage à partir duquel le fil est tiré dans une direction coîncidant avec l'axe de rotation de l'équipage mobile délimiteraient ainsi les extrémités d'un passage libre, traversé par un segment de fil. Du fait de l'entraînement de l'équipage mobile en rotation autour de son axe tout le segment de fil compris dans ce passage libre serait soumis à une force centrifuge répartie dirigée perpendiculairement à l'axe de rotation.
Ces moyens de mise sous tension ajoutés au dévidoir à la défilée classique constitueraient une sorte de filtre pour les variations de tension dont le fil peut être le siège lorsqu'il quitte le dévidoir, de sorte que toute irrégularité ou secousse serait éliminée à l'aval du dispositif de dévidage
De même, au lieu que la force répartie à laquelle le segment de fil situé dans le passage libre est soumis soit une force centrifuge, l'appareil pourrait être conçu de façon à utiliser d'autres forces, par exemple des forces d'origine électromagnétique. Il suffirait pour cela, lorsque le fil est en un matériau conducteur, de faire passer un courant dans le segment de fil compris entre les deux organes de guidage et de placer ce segment dans un champ magnétique, ce champ étant, par exemple uniforme et perpendiculaire à la droite qui joint les deux organes de guidage.
Si l'on donne un certain mou au fil en l'installant dans l'appareil, il va immédiatement former une boucle dans le passage libre ainsi défini. Les actions électromagnétiques qui se produisent entre le courant passant dans le fil et le champ magnétique auront pour conséquence de soumettre le fil à une tension qui sera réglable indépendamment de la vitesse de tirage du fil et qui permettra d'éliminer les influences des petites variations dues aux irrégularités ou au frottement des spires de la bobine ou au frottement sur la coronelle.
Au lieu d'une force d'origine électro-magnétique, on peut également réaliser le dispositif de dévidage en utilisant entre deux organes de guidage coaxiaux un écoulement de fluide perpendiculaire à la ligne droite joignant les deux organes de guidage. n suffit pour cela de disposer un conduit d'amenée et de limiter le passage du fluide autour du fil par des cloisons définissant un conduit d'écoulement de faible épaisseur dans lequel le fluide s'écoule en entraînant le fil de manière à ce qu'il s'écarte latéralement.
Les appareils de dévidage décrits ci-dessus assurent le dévidage d'un fil avec une tension constante et éliminent les effets des secousses dues au chevauchement des spires des bobines débitrices. Ces dispositifs n'excluent pas la présence de freins pour augmenter la tension du fil si le besoin s'en fait sentir.
Ces freins peuvent tourner avec les fils si on veut éviter des phénomènes de torsion supplémentaires.
Finalement, on remarquera que l'utilisation d'un appareil de dévidage tel que celui qui vient d'être décrit sur une quarteuse améliore considérablement les performances de ces machines.
En effet, on constate que les déséquilibres de capacité, entre autres les valeurs K1', diminuent sensiblement pour atteindre les valeurs que laisse prévoir le calcul. En effet, il faut toujours compter avec des épaisseurs d'isolation variant d'environ 1/100 de mm. Les déséquilibres de capacité sont alors imputables aux différences entre les fils. Ils sont réduits. En prenant soin d'utiliser des fils identiques sur une quarteuse équipée de dispositifs absorbant les secousses instantanées, on obtient des quartes dont les valeurs K1' par exemple sont inférieures à 20 pF pour une longueur de 300 m.
The manufacture of cables formed from metal wires, in particular electrical conductors, is the subject of constant improvements which allow ever greater speeds.
However, the demands on the quality of cables are also increasing.
This is particularly the case with telephone cables formed of quads, that is to say the conductors of which are wired four by four. These quads, in order to transmit messages with good efficiency, and to avoid crosstalk, must have well-defined electrical characteristics. In practice, we measure the resistances, the chokes and the capacitances on the cables coming out of production to define the quality. The values K1, K2, K3, K11, K22, etc. are used, among others.
A difficult condition to satisfy is to obtain fairly small capacitive imbalances. The value K1 (called real-real capacitance imbalance) takes into account the capacitances of the wires to the earth,
C1 to C4; it is not measurable on the manufacturing spool.
In practice, the value measured on the coil K1 = C13 + C24 - C14 - C23 is used instead.
Anyway, in the cable, K1 and K1 are very close.
The capacitive imbalances between each pair and the phantom circuit are given by the following expressions neglecting the capacitances to earth.
EMI1.1
The fourths are all the better and the crosstalk is all the lower as the values 1 ', K2 and K3 are low.
It is above all the value K1 'that it is important to monitor, because the standards are severe for this quantity.
To get good cables, i.e. low value
K1 ', an attempt is made to use four most similar insulated conductors. However, it is noted that this condition is not sufficient and that the quartering operation, that is to say the assembly of the four conductors, plays a large role. Even with perfect conductors, it is quite possible that the capacity imbalances exceed the allowable tolerances.
The capacitances between conductors can be calculated theoretically by assuming that they touch each other, and hence the capacitance imbalances. The values obtained by the calculation are generally very small, that is to say within the tolerances. No clear doctrine has ever been formulated on the origin of the often high imbalances that one obtains in practice. Nevertheless, it is observed, by manipulating quads, that if two neighboring conductors separate over a certain distance, the imbalances increase sharply. We can therefore admit that the capacity imbalances come from a geometric defect in the position of the conductors, even if it is not possible to visually observe the relative displacement of the conductors and their spacing.
The problem of assembling the four conductors has long been equated with that of steel wires, where it is common to untwist. The steel wire being very rigid, it does not withstand torsion well during its assembly with other wires, which prevents it from landing tangentially to its neighbors.
For many years, untwisting was applied to the manufacture of quads, but we now realize that this provision is not sufficient at high speed and in view of increasingly severe requirements.
An attempt has also been made to improve the quality of the quarters by forcing the four conductors to advance towards the assemblage point at equal lengths using donor capstans. The results did not live up to expectations.
Other builders have strived to give the four
conductors of constant and equal mechanical stresses. Indeed, it is clear that if a conductor is relaxed, he will move away from the center of the fourth, thus eventually creating a space with his neighboring conductors. Here too, equal tension did not provide the desired solution, particularly at high speeds.
In general, stranding machines are equipped with unwinders or unwinders on which the wire feed spools are mounted and it is known that when the wires are pulled at high speed from the unwinding apparatus they are subjected to jolts which can be annoying. In known stranding machines, attempts have already been made to reduce these jerks by judicious construction of the unwinding apparatus.
A known type of reel is said to be unwound. In the simplest execution, it is the pulling of the wire which turns the spool around its axis. It is only suitable for cases where the wire is strong enough to overcome the friction and unbalance of the spool. To overcome this drawback, the supply reel can be driven by a motor. This motor can provide torque depending on the speed of the spool to simply assist its unwinding and reduce the tension in the wire. It can also be variable speed, controlled by an accumulation of wire. When the latter is weak, the motor receives the order to go faster, when it is strong, to go slower. Care must be taken that this closed control loop is stable.
In addition, this process gives a constant and average tension, but the irregularities of the turns of the wire on the reel give jerks to the accumulation device, among others to its feeler. The inertia of the latter means that short-term variations in the tension of the thread are not damped. At very high speed, this phenomenon can be annoying, because it gives a vibration to the unwound wire. Another drawback of the system is the cost of the variable speed motor and the automatic regulation loop.
Passage unwinding, where the wire forms a loop rotating around one of the cheeks of the spool, is better suited to high speeds. A cylinder or a cone coaxial with the coil, called anti-ballooning, is provided to contain the loop in a limited space. The wire, projected outside by the centrifugal force due to the rotation of the loop, rubs against the anti-ballooning and thus undergoes a certain braking. This braking is different depending on whether the coil rubs the top or the bottom of the anti-ballooning, because its weight is subtracted or added to the centrifugal force. There is therefore pulsation in the tension of the thread. A more serious fault appears at low speeds and at start-up when the loop of the wire turns too slowly for centrifugal force to pull it away from the spool cheek.
This drawback is avoided by providing the cheek of the spool with a coronal or disc rotating at a speed equal to or greater than the loop of the wire. This coronal is advantageously rotated by an independent motor.
The drawback of unwinding unwinding as described above lies in the difficulty in giving the thread a predetermined tension. It is close to zero at low speeds, which in most cases requires a wire brake. At high speed, the friction of the loop on the anti-balloon increases the tension of the wire.
However, it has been observed that voltage irregularities of low amplitude or in other words small jolts of short duration could be the cause of capacity imbalances in the quads. Such jerks cannot be detected by the usual measuring devices which have a not insignificant inertia due to the presence of the moving masses. The hypothesis was made that the origin of these tension irregularities is to be found in the irregularities of the turns of the coils, in the vibrations of the wires passing over pulleys or returns, and in general in the material contacts between the wire, driven at high speed, and any fixed or mobile mechanical part such as guide members, etc.
These undetected jerks, however, act on the position taken by the wires when they are assembled, thus creating gaps imperceptible to the naked eye between the different insulated conductors of the quad. Spaces of only a few tenths of a mm over lengths of the order of 1 m are sufficient if they are repeated to bring out the fourth of the tolerances.
In certain methods of manufacturing or treating articles comprising very delicate metal wires or bands, devices are used which make it possible to keep these son or these bands under constant tension without them being subjected to the action of solid parts. likely to injure them or interfere with the treatment to which they are subjected. In some of these devices, for example, means are used to put the wire under tension which exert electromagnetic forces on it.
The object of the present invention is to provide a machine for the manufacture of cables by stranding producing at the highest speeds required at the present time, cables of better quality than hitherto. For this, starting from the hypothesis stated above, according to which the defects observed were caused by voltage irregularities undetectable by known measuring devices and occurring despite the precautions already taken to avoid any jerk in the unwinding of the wires, we noted that it was possible to add to machines for the manufacture of cables by stranding of the usual type, without much complication, tensioning devices acting without material clamping of solid parts on the wires and to provide for an adjustment of these power-up devices.
Experience has shown that in this way a surprising and unpredictable improvement in the quality of the cables is obtained, especially when the machine is working at very high speed.
The present invention relates to a machine for the manufacture of a cable by stranding several wires, comprising an unwinding apparatus equipped with supports for wire-feeding spools, a stranding apparatus provided with an input die and an apparatus. receiver comprising a take-up reel support and cable pulling means, the capability of which is provided that devices for tensioning the wires are
arranged between the input die and each of the supply spool supports and in that each of these tensioning devices comprises at least one guide member supporting the wire at a fixed location, a passage zone located upstream of the 'guiding member and traversed by a segment of wire without the latter being guided,
means for subjecting said segment of wire to a force distributed over its length
and means for adjusting said force independent of the pulling means.
In a particularly advantageous embodiment
of the object of the invention, the force distributed over the length of the wire
is obtained in a very simple way by driving the debit coil
trice in rotation around its axis thanks to an independent motor
before. The unwinding wire forms a loop which is subjected to centrifugal force due to the rotation of the spool. A avail
anti-ballooning agent fixed or integral with the coil, can be
planned around the free passage that the wire runs before
river on the guide member. The tension adjustment takes effect
carried out by adjusting the speed of rotation of the spool, which is
independent of that of the pulling means.
The advantage of the device thus defined lies in the fact that
as soon as the coil is animated by a rotational movement,
nothing stands in the way of the rapid start of the wire, because the centri
fuge takes it off the spool. In addition, the air resistance or
friction exerted by anti-ballooning on the wire depends
the speed of rotation of the spool. The tension of the wire is thus regulated by choosing an adequate speed of rotation of the spool, or by choosing the diameter of the anti-balloon member. This thread tension is obtained without setting in motion masses other than the thread. Thus, there is a low inertia, which absorbs the jolts due to the irregularity of the turns of the coil.
The appended drawing represents, by way of example, various embodiments of a quarter machine according to the invention.
Fig. 1 is a schematic elevational view of the quarter machine, this view showing two wire unwinding devices,
fig. 2 a schematic sectional view on a slightly larger scale of one of the unwinding devices, and
fig. 3 a sectional view similar to that of FIG. 2, showing a second embodiment of the unwinding apparatus.
The quarter machine shown in the drawing is a double twist machine. The base plate 1 equipped with two fixed uprights 2 and 3, carries a lyre 4 inside which is suspended a cradle 5 carrying the receiving coil 6. The quarter 7 passes through a die 7a, integral with the upright 2, then on the guide return 8 which directs it on one of the branches of the lyre from where it is directed towards the return 9 in the axis of the quarter machine to reach the reel 6 which is rotated and pulls the fourth and the threads from the feed spools.
The lyre 4 and the die 7a constitute a stranding apparatus while the cradle 5 and the spool support 6 constitute the receiving apparatus. The coil 6 is driven by a motor 6a, the stator of which is mounted on the cradle 5. This motor constitutes a means of drawing the quad 7.
Upstream of this assembly, there is a unwinding device which comprises, mounted on a rigid frame 10, four reels each generally designated by 11 and two of which are shown. A reel 11 is shown in more detail in FIG. 2. This figure shows a part of the frame 10 which comprises a bearing 12 in which is mounted a spool support 13 consisting of a tubular shaft at one end of which is fixed a pulley 14. This tubular shaft has at its opposite end at the pulley 14 a rounded mouth 20 which constitutes a guide member for the wire 19. In addition, the shaft 13 carries a spool 15 which is driven in rotation by the pulley 14 and by the belt 16 passing over the motor pulley 17 (fig. 1).
An anti-balloon member 18, of cylindrical shape, is fixed to the frame 10. It is coaxial with the coil 15 and lengthwise, extends to a distance from the frame 10 a little greater than the length of the coil 15. The free end of the tubular shaft
13 is located approximately at the level of the right cheek of the spool 15, so that the wire 19 which comes from the spool, passes freely from this spool to the guide member 20, then is drawn inside the shaft 13 towards the point of convergence of the wires forming the fourth 7.
It will be understood that if the coil 15 is driven in rotation in a direction such that the turns of this coil tend to tighten one on the other and if the coil 6 which pulls the wires
19 towards the die 2a operates so as to pull the threads at constant speed, the tension on the threads will be given by the dimensions of the loop that each thread forms between the spool and the guide member 20 and by the speed of rotation of the threads. coils. These parameters in fact determine the importance of the force cen
trifuge which is exerted on the loop. The anti-balloon device
ment 18, when provided, serves to limit the radius of the loop
and consequently to stabilize the operation of the apparatus.
n can also be used to adjust the thread tension.
If necessary, to reduce the friction of the buckle
against the anti-ballooning organ, we can make the latter
mobile in rotation with the spool. This is shown in fig. 3, where we see the frame 10 and on a console 21 a motor 22 whose shaft 23 is carried by a bearing 24. The shaft 23 carries on the left side of the bearing 24 an anti-balloon member 25.
The end of the shaft 23 forms a spool support on which a spool 27 is engaged. The wire 28 unwinds from the spool. It forms a loop inside the anti-balloon member 25, this loop extending in the free passage of annular shape formed around the coil and in front of the latter as far as the guide member 29 which is an opening formed. in the center of the anterior face of the anti-balloon organ 25.
However, the unwinding apparatus described above could also be made differently. Thus, for example, starting from a scrolling reel of conventional type comprising, as indicated above, a fixed reel, an anti-balloon cone extending around the reel and in front of the latter and a coronal surrounding the coil. front cheek of the spool, provision could be made to pass the wire successively over two guide members formed by pulleys with axes perpendicular to the direction of the wire, mounted so as to be tangent to the same straight line on a mobile frame capable of turning around said straight line. Between these two pulleys, the mobile frame would carry a third pulley with an axis parallel to the first two, arranged so that the wire passing over the three pulleys follows a substantially triangular path.
The intermediate pulley, which could be close to the upstream pulley, and the downstream pulley constituting a guide member from which the wire is pulled in a direction coinciding with the axis of rotation of the moving assembly would thus delimit the ends of a free passage, crossed by a segment of wire. Due to the drive of the mobile assembly in rotation about its axis, the entire segment of wire included in this free passage would be subjected to a distributed centrifugal force directed perpendicularly to the axis of rotation.
These tensioning means added to the reel with the conventional scrolling would constitute a kind of filter for the variations of tension of which the wire can be the seat when it leaves the reel, so that any irregularity or jerk would be eliminated downstream. of the unwinding device
Likewise, instead of the distributed force to which the segment of wire in the free passage is subjected being a centrifugal force, the apparatus could be designed to use other forces, for example forces of electromagnetic origin. . For this, it would suffice, when the wire is made of a conductive material, to pass a current through the segment of wire included between the two guide members and to place this segment in a magnetic field, this field being, for example uniform and perpendicular to the right which joins the two guide members.
If a certain slack is given to the wire by installing it in the apparatus, it will immediately form a loop in the free passage thus defined. The electromagnetic actions which occur between the current passing through the wire and the magnetic field will result in subjecting the wire to a voltage which will be adjustable independently of the wire pulling speed and which will make it possible to eliminate the influences of the small variations due irregularities or friction of the turns of the coil or friction on the coronal.
Instead of a force of electromagnetic origin, the unwinding device can also be produced by using, between two coaxial guide members, a fluid flow perpendicular to the straight line joining the two guide members. It suffices for this to have a supply conduit and to limit the passage of the fluid around the wire by partitions defining a thin flow conduit in which the fluid flows while driving the wire so that it deviates laterally.
The unwinding devices described above ensure the unwinding of a wire with a constant tension and eliminate the effects of the jerks due to the overlapping of the turns of the feed spools. These devices do not exclude the presence of brakes to increase the tension of the thread if the need arises.
These brakes can rotate with the wires if we want to avoid additional torsion phenomena.
Finally, it will be noted that the use of an unwinding apparatus such as that which has just been described on a quarter machine considerably improves the performance of these machines.
In fact, it is observed that the capacity imbalances, among others the values K1 ′, decrease appreciably to reach the values which the calculation allows to predict. In fact, it is always necessary to reckon with insulation thicknesses varying from approximately 1/100 of a mm. The capacity imbalances are then attributable to the differences between the wires. They are reduced. By taking care to use identical threads on a quarter machine equipped with devices absorbing instantaneous shocks, quads are obtained whose K1 'values, for example, are less than 20 pF for a length of 300 m.