EP0569647B1

EP0569647B1 - Installation de câblage et de rubanage en ligne pour la fabrication de câbles, notamment de câbles électriques et câbles ainsi obtenus

Info

Publication number: EP0569647B1
Application number: EP92401319A
Authority: EP
Inventors: Christophe Jean Bernard Cholley
Original assignee: FILECA
Current assignee: FILECA
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1996-06-19
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: FR2672724B1; FR2672724A1; EP0569647A1

Description

"Installation de câblage et de rubanage en ligne pour la fabrication de câbles, notamment de câbles électriques et câbles ainsi obtenus".

La présente invention concerne une installation de câblage et de rubanage pour fabriquer des câbles, comprenant :

une machine de toronnage pour réaliser un toron de câble à partir de brins élémentaires, le toron tournant sur lui-même, en étant conduit suivant un axe de défilement et de rotation à travers différents postes de rubanage pour recevoir dans chaque poste, un ruban, et en sortie un moyen de réception, exerçant une traction avec rotation sur le câble.

De façon générale, les installations de câblage et de rubanage mettent en oeuvre de manière industrielle deux procédés principaux d'obtention de câbles isolés par rubanage employés industriellement.
Le procédé le plus courant consiste à présenter en défilement linéaire, sans rotation, un toron, déjà constitué par d'autres moyens, dans une tête à rubaner rotative. La combinaison des deux mouvements permet la pose en hélice du ruban sur la toron. Dans ce procédé, il n'y a pas de contrainte particulière en ce qui concerne les sens relatifs de rubanage et de toronnage, non plus que sur la valeur des pas de toronnage et de rubanage La réalisation de couches successives est possible en montant en chaîne des ensembles de rubanage ou bien en posant chaque couche en reprise. Il existe une limitation à la productivité due aux opérations successives (câblage puis rubanage) et surtout à la vitesse de rotation limitée des têtes à rubaner.
Une installation connue, décrite dans le brevet FR 8811396 permet d'améliorer la productivité de façon significative, en présentant le toron dans la machine avec une loi d'avance hélicoïdale c'est-à-dire avance et rotation combinées. Des combinaisons de têtes à rubaner conventionnelles et de têtes spéciales dites "inverses" permettent de déposer des rubans à des pas et des sens relatifs avec peu de limitations. Les vitesses de rotation des têtes à rubaner restent industriellement réalisables.
De manière plus précise, l'installation de câblage selon le brevet FR 88 11 396 comporte un poste de toronnage fournissant un toron de brins élémentaires suivant un axe de défilement et de rotation définissant le sens général de défilement dans l'installation. A la suite du poste de toronnage il est prévu un poste de rubanage qui tourne autour du toron en sens inverse du toron pour poser un premier ruban. A la suite de ce poste de rubanage il est prévu un second poste de rubanage pour déposer un ruban en sens opposé du premier ruban. Ce second poste de rubanage est un poste de rubanage inverse comprenant très schématiquement un ensemble extérieur rotatif par rapport à l'axe général et muni de moyens de guidage du câble en amont et en aval du rubanage à réaliser avec une entrée et une sortie disposées suivant le sens de circulation général du câble dans l'installation ainsi qu'un ensemble intérieur, rotatif par rapport à l'axe général indépendamment de l'ensemble extérieur ; cet ensemble intérieur comporte un moyen de rubanage dont l'entrée et la sortie du câble sont placées en sens opposé du sens de défilement général du câble dans l'installation.
Le brevet FR 89 05 200 concerne une machine de toronnage formée d'un premier sous-ensemble en rotation par rapport à un second sous-ensemble autour de l'axe de l'installation de câblage. Le second sous-ensemble est muni des bobines chargées des éléments de câblage qui sont guidés et toronnés dans une filière de toronnage dans un sens de défilement opposé au sens de défilement d'ensemble de l'installation pour parcourir un chemin de retour à l'intérieur du premier sous-ensemble et sortir de celui-ci dans le sens de défilement général dans l'installation.
L'installation objet du document FR 89 05 200 peut être montée en tête de l'installation décrite au brevet FR 88 11 396 pour la valoriser en constituant complètement le toron en tête de la machine. Le toron peut alors être réalisé en couches alternées et on dispose alors d'une installation complètement intégrée permettant de réaliser des fils multibrins isolés par rubanage à partir de constituants élémentaires : fils élémentaires et rubans, en une seule opération.
La présente invention a pour but de développer les installations rappelées ci-dessus pour les simplifier et permettre d'améliorer la précision de pose de certains rubans.
A cet effet, l'invention concerne une installation du type ci-dessus caractérisée en ce qu'elle comprend entre la machine de toronnage et le moyen de réception, au moins :

a) un poste de rubanage fixe qui dévide sur le toron un ruban en effectuant son rubanage dans le même sens que le sens de torsion du toron,
b) un poste de rubanage mobile déposant sur le toron un ruban en sens opposé du sens de torsion du toron et de même pas que la couche extérieure de celui-ci.

Cette installation présente une structure très simple permettant de rubaner avec une extrême précision des matières très fragiles comme par exemple des rubans de polytétrafluoréthylène (PTFE) d'épaisseur 50 micromètres.
Le montage fixe d'un poste de rubanage supprime la nécessité d'une réserve de ruban, coaxiale au toron (comme dans le poste de rubanage mobile).
Le raboutage est ainsi plus facile à réaliser, il n'entraîne pas de coupes obligées sur le fil fini.
Un autre avantage est qu'il devient facile de maintenir les rubans à la température optimale.
Suivant une autre caractéristique, l'installation comporte un second poste de rubanage fixe dévidant sur le câble un ruban suivant un sens d'enroulement identique au sens du toron, le premier et le second poste fixe étant situés de part et d'autre du poste de rubanage mobile.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le poste de rubanage mobile est un poste de rubanage inverse formé d'une partie extérieure et d'une partie intérieure, toutes deux coaxiales à l'axe de l'installation et le toron circulant d'abord dans la partie extérieure avant de traverser la partie intérieure, suivant l'axe mais en sens inverse du sens de circulation du toron sur les autres parties de l'axe, pour recevoir le ruban, le mouvement de rotation de la partie extérieure étant opposé au sens de rotation du toron (câble).
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'un au moins des postes de rubanage fixes se compose d'un ensemble formé par une bobine d'alimentation entraînée, reliée au point de rubanage par l'intermédiaire d'un moyen de mise en tension.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moyen de mise en tension comporte un dispositif de contrôle pour déterminer la tension réelle, la comparer à une valeur de consigne et, partant du signal de différence, commander le moteur de la bobine d'alimentation.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble formé par l'alimentation et le moyen d'asservissement de tension est pivotant par rapport au point de rubanage pour régler l'angle de rubanage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moyen de mise en tension et de détection de tension est constitué par une boucle de ruban formée par deux galets fixes et un galet de renvoi variable formant un chemin en boucle de longueur variable pour le ruban et dont la longueur est détectée pour commander le moteur de l'alimentation mobile.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moyen de mise en tension et de détection de la tension réelle du ruban au moment du rubanage comprend un bras portant le galet de renvoi sur lequel passe une boucle du ruban entre les deux galets fixes, ce bras étant muni d'un contre-poids de réglage de la tension et d'un détecteur de pivotement par rapport à un point fixe.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le poste de rubanage fixe se compose d'un dispositif d'alimentation en ruban, fixe, fournissant un ruban à une tension asservie sur une tension de consigne, au moins un organe de renvoi pour régler l'orientation, ainsi l'angle de rubanage, du ruban par rapport au toron.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'organe de renvoi est un doigt orientable qui assure le renvoi du ruban, coopérant avec deux organes de guidage et de butée retenant le câble en cours de rubanage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les postes de rubanage comportent un moyen de régulation de la température du ruban.
L'invention concerne également les câbles réalisés à l'aide de cette installation.
Ainsi, un tel câble se caractérise en ce qu'il comporte au moins une couche de ruban isolant de même sens que le toron et une couche de sens opposé.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le câble comporte au moins deux couches de ruban de même sens et de même pas que la couche extérieure du toron, avec une couche intermédiaire de sens opposé, les couches de même sens ayant exactement le même pas, le cas échéant identique à celui du toron.
La présente invention sera décrite de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'une installation de câblage et de rubanage selon l'invention.
la figure 2 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'un poste fixe de rubanage.
la figure 3 est une vue de dessus du poste de rubanage selon la figure 2.
la figure 4 est une variante du moyen de détection de tension du ruban dans le poste de rubanage selon les figures 2 et 3.
la figure 5 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un poste de rubanage.
la figure 6 est une vue en coupe du point de rubanage dans le cas d'un poste de rubanage fixe selon la figure 5 pour une rotation du câble dans le sens contraire des aiguilles d'une montre.
la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 5 mais pour une rotation du câble dans le sens des aiguilles d'une montre.

Selon la figure 1, l'installation de câblage et de rubanage en ligne pour la réalisation de câbles isolés comprend une machine de toronnage 1 qui n'est représentée que de façon schématique par les trois brins ou brins élémentaires 101, 102, 103 se réunissant au niveau de la filière de toronnage 4. En sortie de cette machine de toronnage 1, il est éventuellement prévu un dispositif de régulation de toronnage 2 composé très schématiquement de deux galets 105, 106 d'entrée et de sortie et d'un galet intermédiaire 107. Le galet 107 est décalé par rapport à l'axe géométrique de la machine et l'équipage formé par les galets 105, 106, 107 tourne autour de l'axe en synchronisme avec le toronnage, de manière à bloquer le toron.
L'ensemble de l'installation se réfère à l'axe géométrique XX qui traverse l'installation à partir de la machine de toronnage 1 jusqu'au moyen de réception 6. Les différents moyens de l'installation sont alignés sur cet axe XX qui correspond à la trajectoire suivie par le toron se transformant par les rubanages successifs en un câble.
En aval du dispositif 2, se trouve un premier poste de rubanage fixe, 3 représenté schématiquement par un rectangle 108 et un ruban 109 qui rejoint le toron 110 au point de rubanage 111. Il convient de remarquer que le toron 110 tourne dans un certain sens et que le ruban 109 est rubané autour de celui-ci suivant un sens de rubanage identique au sens de toronnage.
Ce poste 3 place le ruban 109 suivant l'angle de rubanage A. L'angle A dépend du pas résultant de la rotation R et du défilement D, on a approximativement : $tgA = \frac{π (D+e)}{p}$
avec

D =: diamètre du toron
e =: épaisseur du ruban déposé
p =: Pas résultant de la combinaison avance/rotation.

En aval du poste de rubanage fixe ou premier poste de rubanage se trouve un poste de rubanage mobile 4 qui réalise un rubanage en sens inverse du rubanage formé par le poste 3. Ce poste de rubanage 4 est représenté sous la forme d'un poste de rubanage inverse. Très schématiquement, ce poste 4, qui ne constitue qu'un exemple de réalisation particulier et intéressant d'un poste de rubanage, se compose d'un ensemble extérieur 112 et d'un ensemble intérieur 113, l'ensemble extérieur 112 est une cage tournant autour de l'axe XX en étant entraînée par des moyens non représentés.
Le toron 114, muni du premier ruban, passe dans l'ensemble extérieur 112 du poste 4, d'abord sur la poulie d'entrée 115, sur deux poulies de renvoi 116, 117 puis une poulie 118 d'entrée dans la seconde partie 113 du poste 4. Cette seconde partie 113 tourne de manière relative opposée par rapport à la partie 112. En fait et de manière simple, la partie 113 est immobile dans l'espace et la partie 112 tourne autour de celle-ci et autour de l'axe XX. Le toron 114 circule à l'intérieur du poste 113 dans le sens opposé du sens de défilement général du toron le long de l'axe XX. Le ruban est rubané autour du toron 114 en sens inverse du sens de rubanage effectué par le poste fixe 3. En sortie, le toron 119 passe sur une poulie de sortie 120 puis deux poulies de renvoi 121, 122 et une poulie de sortie 123 pour rejoindre l'axe XX. Les différentes poulies évoquées ci-dessus tournent toutes avec l'ensemble extérieur 112 comme cela est indiqué par la flèche C.
En aval du poste de rubanage mobile 4 l'installation comporte un poste de rubanage fixe 5 analogue au poste 3 ; il est représenté schématiquement par un rectangle 124 fournissant un ruban 125 à la tension appropriée suivant l'angle de rubanage B, au point de rubanage 126. Il en résulte le câble toronné 127 qui passe dans le moyen de réception 6 tournant en synchronisme autour de l'axe XX pour être enroulé en synchronisme avec la cage 112 et les dispositifs 1 et 2.
Les figures 2 et 3 montrent un premier mode de réalisation d'un poste de rubanage fixe ; il s'agit par exemple du poste 3.
La figure 2 est une vue de bout très schématique montrant le toron 110 sous la forme d'un cercle ; le toron tourne dans la direction de la flèche circulaire R. Le ruban 109 arrive sur le toron au point de rubanage 111. Ce ruban 109 est fourni d'un rouleau d'alimentation 301 porté par un axe 302 relié à un moteur 303. Le moteur est commandé par un circuit de commande 304 pour régler la tension du ruban. Pour cela, le poste de rubanage comporte un moyen de tension de ruban composé d'une première poulie 305, d'une seconde poulie 306 et d'une poulie intermédiaire 307 formant un moufle mobile ; dans cet exemple la poulie 307 est libre en mouvement vertical et forme une boucle de ruban 308. La poulie 307 est soumise à un poids 309. La poulie 306 est munie d'un détecteur tachymétrique 310. La position de la poulie 307 est détectée par un détecteur 311 qui transmet le signal de détection au circuit 304 et ce dernier commande le moteur 303.
Le circuit de commande 304 reçoit le signal du détecteur tachymétrique 310 et des données concernant le ruban (ses dimensions, sa densité) ainsi que des données relatives à la bobine d'alimentation 301, ainsi que la loi de variation du moment d'inertie de la bobine en fonction de la quantité résiduelle de ruban sur la bobine. Ces signaux sont introduits dans le circuit 304 comme cela est schématisé par la flèche 312, ce système permet de réguler, suivant une première approximation, la tension du ruban 109 en commandant la vitesse angulaire du moteur 303 pour qu'elle soit proportionnelle à l'altitude de la poulie 307.
Cette méthode est possible lorsqu'on peut avoir une course verticale importante pour la poulie libre 307 car il faut assurer la stabilité de fonctionnement du poste de rubanage quelle que soit la vitesse de défilement du ruban et le diamètre de la bobine d'alimentation 301 qui fournit le ruban.
Toutefois, en introduisant dans le circuit de commande 304 des informations plus complètes, comme cela a déjà été évoqué ci-dessus, on peut réaliser une commande plus précise, surtout si le circuit de commande 304 comporte un microprocesseur qui permet de calculer en temps réel une commande optimale. Cette commande optimale peut se définir par les deux conditions suivantes :

l'hypothèse que la poulie 307 occupe une position fixe,
l'amortissement du système ;

Dans les conditions de précision exposées ci-dessus, si l'on admet que la poulie de renvoi 307 occupe une position fixe, on peut simplifier le dispositif représenté à la figure 2 par celui de la figure 4 qui en est un extrait modifié.
Dans cette figure on a utilisé les mêmes références qu'à la figure 2 pour les parties communes aux deux variantes.
Selon cette variante, la poulie "mobile" 307 qui en fait conserve une position très peu variable, est portée par un bras de levier 313 monté pivotant autour d'un pivot 314 constitué par un axe 315 relié à un détecteur d'angle 316. Le levier 313 comporte également un contre-poids 314 réglable le long du levier comme l'indique la double flèche C. En modifiant la position du contre-poids 314 on peut ainsi modifier la tension exercée par la poulie 307 sur le ruban 109. Le capteur de rotation 316 fournit une indication du pivotement du bras 313 ; cette indication est fournie au circuit de commande du moteur commandant la bobine de dévidage du ruban (voir à la figure 2).
La variante de la figure 4, étant donné les faibles débattements, ne pose pas de problème de précision du fait que la poulie 307 décrit non pas une trajectoire rectiligne mais un arc de cercle ; en effet, le mouvement de la poulie 307 sur la trajectoire est tellement faible que l'assimilation d'un arc de cercle à un segment de droite à ce niveau n'entraîne pas des erreurs d'asservissement.
La figure 3 est une vue de dessus de la figure 2 ; elle montre les différents organes décrits ci-dessus et dont la description ne sera pas reprise. L'intérêt de cette figure est de montrer l'angle A formé entre le ruban 109 et le toron 110 au point de rubanage 111. Le sens de défilement du toron 110 est indiqué par la flèche D.
Il convient également de remarquer que dans les dispositifs ci-dessus, le réglage permanent de l'amortissement critique maintient à un niveau minimum les erreurs de tension dues à l'accélération de l'équipage pivotant (poulie 307 ; masselotte 314).
Il est à remarquer que l'angle de rubanage A se règle dans les modes de réalisation du poste de rubanage fixe représenté aux figures 2-3 ou 4 par le basculement de l'ensemble de l'installation formé par le poste autour du point de rubanage 111.
La variante de poste de rubanage fixe selon la figure 5 permet de se libérer de cette contrainte et de régler l'angle de rubanage sans avoir à déplacer l'ensemble du poste de rubanage fixe.
Pour cela, dans le mode de réalisation représenté à la figure 5, le ruban 109 dévidé de la bobine 301 dont le moteur de rotation n'a pas été représenté, passe autour d'un doigt orientable 320 sensiblement perpendiculaire à l'axe de défilement XX du toron 110. Le ruban 109 est guidé autour des pièces 321, 322 ce qui donne l'angle de rubanage A. Suivant le sens de torsion R du toron (figures 6 et 7), les pièces 321, 322 sont disposées différemment.
Selon un mode de réalisation, les postes de rubanage 3, 4, 5 et en particulier les postes fixes 3, 5 ont un moyen pour réguler la température du ruban.
Enfin, il convient de remarquer que la description ci-dessus concerne une installation à trois postes de rubanage ; cela ne constitue qu'un exemple non limitatif et le nombre des postes peut être augmenté ou diminué.
Ainsi, il est possible d'envisager une installation très simple ne comportant qu'un poste de rubanage fixe 2 et qu'un poste de rubanage mobile, dont l'ordre de succession suivant l'axe XX est au choix.
Par ailleurs, l'alternance des postes fixes et mobiles peut dépasser trois.
L'invention concerne également les câbles réalisés à l'aide de l'installation décrite ci-dessus. Ces câbles ont au moins deux couches de ruban isolant en alternance, la première couche étant de même sens ou de sens opposé de celui de la deuxième couche.
Le sens de rubanage de la première couche peut être identique ou opposé au sens du toron.
Enfin, il convient de remarquer que les exemples de réalisation décrits ci-dessus envisagent un toron obtenu à partir de brins élémentaires.
Or, ces brins élémentaires peuvent eux-mêmes être des torons sans que cela ne modifie les principes des installations décrites ci-dessus.

Claims

Installation de câblage et de rubanage pour fabriquer des câbles, comprenant :
- une machine de toronnage (1) pour réaliser un toron de câble (110) à partir de brins élémentaires (101, 102, 103), le toron tournant sur lui-même, en étant conduit suivant un axe de défilement et de rotation (xx) à travers différents postes de rubanage pour recevoir dans chaque poste, un ruban, et en sortie un moyen de réception (6), exerçant une traction avec rotation sur le câble (127),
installation caractérisée en ce qu'elle comprend entre la machine de toronnage (1) et le moyen de réception (6), au moins :
a) un poste de rubanage fixe (3) qui dévide sur le toron (110) un ruban (109) en effectuant son rubanage dans le même sens que le sens de torsion du toron (110),

b) un poste de rubanage mobile (4) déposant sur le toron un ruban en sens opposé du sens de torsion du toron et de même pas que la couche extérieure de celui-ci.
Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un second poste de rubanage fixe (5) dévidant sur le câble un ruban suivant un sens d'enroulement identique au sens du toron, le premier et le second poste fixe (3, 5) étant situés de part et d'autre du poste de rubanage mobile (4).
Installation de câblage et de rubanage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poste de rubanage mobile (4) est un poste de rubanage inverse formé d'une partie extérieure (112) et d'une partie intérieure (113), toutes deux coaxiales à l'axe (XX) de l'installation et le toron (114) circulant d'abord (115, 116, 117, 118) dans la partie extérieure (112) avant de traverser la partie intérieure (113), suivant l'axe (XX) mais en sens inverse du sens de circulation du toron sur les autres parties de l'axe (XX), pour recevoir le ruban, le mouvement de rotation de la partie extérieure (112) étant opposé au sens de rotation du toron (câble).
Installation de câblage et de rubanage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'un au moins des postes de rubanage fixes (3, 5) se compose d'un ensemble formé par une bobine d'alimentation (301) entraînée, reliée au point de rubanage (111) par l'intermédiaire d'un moyen de mise en tension (305, 306, 307, 311, 304, 303).
Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen de mise en tension comporte un dispositif de contrôle (309, 311, 315, 316, 304) pour déterminer la tension réelle, la comparer à une valeur de consigne et, partant du signal de différence, commander le moteur de la bobine d'alimentation.
Installation selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que l'ensemble formé par l'alimentation (301, 302, 303) et le moyen d'asservissement de tension (305, 306, 307) est pivotant par rapport au point de rubanage pour régler l'angle de rubanage (A, B).
Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen de mise en tension et de détection de tension est constitué par une boucle de ruban formée par deux galets fixes (305, 306) et un galet de renvoi variable (307) formant un chemin en boucle de longueur variable pour le ruban (109) et dont la longueur est détectée (310, 316) pour commander le moteur (303) de l'alimentation (301).
Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen de mise en tension et de détection de la tension réelle du ruban au moment du rubanage comprend un bras (313) portant le galet de renvoi (307) sur lequel passe une boucle du ruban (109) entre les deux galets fixes (305, 306), ce bras (313) étant muni d'un contre-poids (314) de réglage de la tension et d'un détecteur de pivotement (316) par rapport à un point fixe.
Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le poste de rubanage fixe (3) se compose d'un dispositif d'alimentation en ruban, fixe, fournissant un ruban (109) à une tension asservie sur une tension de consigne, au moins un organe de renvoi (320) pour régler l'orientation, ainsi l'angle de rubanage, du ruban par rapport au toron (110).
Installation selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe de renvoi est un doigt orientable (320) qui assure le renvoi du ruban, coopérant avec deux organes de guidage et de butée (321, 322) retenant le câble (109) en cours de rubanage.
Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les postes de rubanage (3, 4, 5) comportent un moyen de régulation de la température du ruban.
Câble réalisé à l'aide de l'installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une couche de ruban isolant de même sens que le toron et une couche de sens opposé.
Câble selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux couches de ruban de même sens et de même pas que la couche extérieure du toron, avec une couche intermédiaire de sens opposé, les couches de même sens ayant exactement le même pas, le cas échéant identique à celui du toron.