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.