EP1261543B1 - Procede de fabrication d'enroulements tronconiques de fil - Google Patents

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EP1261543B1
EP1261543B1 EP00946031A EP00946031A EP1261543B1 EP 1261543 B1 EP1261543 B1 EP 1261543B1 EP 00946031 A EP00946031 A EP 00946031A EP 00946031 A EP00946031 A EP 00946031A EP 1261543 B1 EP1261543 B1 EP 1261543B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
movement
rule
cone
yarn
axis
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP00946031A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1261543A2 (fr
Inventor
Günther Mager
Patrick Moireau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Adfors SAS
Original Assignee
Saint Gobain Vetrotex France SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Vetrotex France SA filed Critical Saint Gobain Vetrotex France SA
Publication of EP1261543A2 publication Critical patent/EP1261543A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1261543B1 publication Critical patent/EP1261543B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/32—Traversing devices; Package-shaping arrangements with thread guides reciprocating or oscillating with variable stroke
    • B65H54/325—Traversing devices; Package-shaping arrangements with thread guides reciprocating or oscillating with variable stroke in accordance with growth of the package
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H55/00—Wound packages of filamentary material
    • B65H55/04—Wound packages of filamentary material characterised by method of winding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments
    • B65H2701/312—Fibreglass strands
    • B65H2701/3122—Fibreglass strands extruded from spinnerets

Definitions

  • the invention relates to the manufacture of windings son such as glass son, and more particularly the manufacture of frustoconical windings.
  • Wire windings in the form of coils are a common means of temporary wire storage for subsequent feeding of yarn processing machines, for example textile machines.
  • a spool of yarn is formed by combining a series of filaments into a single yarn, which is collected on a rotating support where it is wound into a reel.
  • glass filaments obtained by the flow of molten glass are drawn through orifices of a spinneret. These filaments are then coated with a size by a coating device so as to facilitate the fiber drawing and the gathering of the filaments into a wire, and to increase their mechanical properties, especially aging. Then these filaments are joined to an assembly device to give birth to the winding wire.
  • the wire coming from the assembly device is wound around a support arranged in a horizontal plane perpendicular to the vertical plane of arrival of the wire, and animated by a rotary motion at a constant speed.
  • the winding wire runs on the surface of a wire guide located between the assembly device and the support, and moving in a reciprocating movement parallel to the longitudinal axis of the support. rotation.
  • cake The resulting coil of yarn is called cake.
  • a cake is rarely used directly for the feeding of yarn of textile machines for example. Indeed, textile machines operate at high speed and the wire must then be easily removed from the coil avoiding any friction that could cause a break, which is difficult to achieve from cakes. It is then necessary to manufacture, from these intermediate coils called cakes, cylindrical coils whose yarn is twisted.
  • FR 2 703 671 discloses a method of winding yarn for the formation of a frustoconical bobbin from a drawn yarn directly from a die and having not undergone any torsional operation .
  • the wire which is routed through the wire guide is wound around a support fixed at its base on a sidewall and arranged vertically, the wire guide moving in a back-and-forth movement parallel to the longitudinal axis. of the support.
  • the proposed solution is the use of a drawing device placed after the filament assembly device, and a dancer roll disposed between the drawing device and the guide-guide. thread.
  • the dancer roll can rotate freely about its axis which is fixed to the end of a spring-biased arm, which makes it possible to impose on the winding wire a predetermined tension.
  • the frustoconical shape of the coil whose base consists of the sidewall is then obtained by assigning a constant value to the rotational speed of the drawing device and by slaving the speed of movement of the wire guide and the speed of rotation of the support.
  • the association of a flank at the base of the support is not without causing problems of precision as for the deposition of the wire in this zone.
  • the yarn at the sidewall may be either deposited in excess, which leads to unwinding the package rise, causing the breakage of the wire, or deposited fault causing then the wire twisting unwinding by its nip between different layers of turns.
  • a frustoconical coil whose two frustoconical basic and unwinding ends have separate generatrices, that is to say different base and unwinding angles with respect to the axis of the coil.
  • the application JP 10-218 489 although different application of a glass wire winding since a bobbin feeding cabling or braiding machines, shows such a form of coil and describes its method of obtaining .
  • the construction of the reel is carried out according to four stages which correspond to four successive parts of the reel: the first part consists of the lower part of the bobbin and represents at most half the height of the winding, it is preferably well less than half of the winding, the angle of this tapered base relative to the axis of the bobbin being between 16 and 22 °.
  • the second part is obtained by means of layers parallel to those of the first part and of identical length, but the thickness of the layers decreases due to an acceleration of the movement of the cusp points towards the top of the can.
  • the third part constructed in parallel layers but of different inclination from those deposited in the first and second parts, completely makes the unwinding cone whose final angle with respect to the axis of the can is lower than that of the cone basic.
  • the fourth part aims to finish the main body of the coil in cylindrical form by quickly moving the low cusp point of the high cusp.
  • this method requires, on the one hand, four distinct winding steps, and on the other hand, the change of pitch inclination of the wire layers during these steps, which does not simplify its implementation.
  • this winding method generates an angle of construction of the first layers with respect to the axis of the coil which is too large for a winding application such as that desired, namely the winding of glass wire from a pathway.
  • This large angle of construction induces large circumferential variations between the circumference of the base cone and the circumference obtained at the end of the first step of the process; gold, for a winding of glass wire whose stretching speed must be kept constant to keep the title of the constant wire, such variations in circumference impose substantial variations in the speed of the support of the coil both in acceleration and braking, which is difficult to achieve materially.
  • the guide element of the wire for its deposition consists of a guide eyelet which moves parallel to the axis of the support of the coil in rotation.
  • this guide mode can not be envisaged for guiding a glass wire for winding, in particular a wire directly from a die. Indeed, in case of breakage of the filaments from the die, the recovery of winding would prove too complicated; it is too difficult after collecting the filaments to pass them again through the eyelet which has a closed circumference. It is also impossible with one eyelet to transfer the winding of the thread of one spool to another spool without having to break the thread, which hampers the optimization of the production times.
  • the eyelet has an opening for the passage of the wire much too large compared to the diameter of said wire to allow precise guidance of the deposition of the wire.
  • Document FR-A-1 376 392 also discloses a method of manufacturing a frustoconical coil which consists in depositing the layers of wire by complete overlap from one end to the other of the coil, the cones of end being thus constructed simultaneously.
  • Document CH-A-238 829 also discloses a frustoconical coil whose support is conical and non-cylindrical.
  • JP-A-404 209 167 discloses a frustoconical coil whose generatrices connecting the end cones are parallel to the longitudinal axis.
  • the object of the invention is therefore to obviate the abovementioned drawbacks and to provide a method for obtaining a frustoconical coil having good mechanical strength and easy unwinding, the winding being in a horizontal plane without requiring major modifications. of the conventional implementation device already existing.
  • the former and posterior qualifiers assigned to the term position are defined with respect to the positive direction of movement of the wire guide from the position x 0 to the position x z .
  • the successive starting positions (x k ) according to the second rule are separated by an equal distance ( ⁇ '), and the successive intermediate positions (x m ) of direction change according to the second rule are spaced by the same distance ( ⁇ ) that separating the successive starting positions (x j ) according to the first rule.
  • the wire guide is moved in concomitance with the movement parallel to the X axis in a coplanar movement and perpendicular to the X axis so that the resulting movement is parallel to the generatrix of the main body.
  • the thrown length remains constant for a wire deposit as accurate as possible.
  • the wound wire has a corrugation so that the crossing angle between two turns is between 0.5 ° and 6 °.
  • This method is advantageously used for winding glass wire directly from a die.
  • FIG. 1 shows a frustoconical coil 10 made according to the invention, obtained by winding a wire around a cylindrical support 20 of longitudinal axis X and devoid of any flank at its ends.
  • the wound wire is an example of the glass wire.
  • the coil 10 comprises a frustoconical coil body 11 and two truncated cones 12 and 13 respectively at the two longitudinal and opposite ends of the coil, on each side of the coil body 11.
  • the coil body 11 has a base 11a of diameter D1 and an end section 11b of diameter D2 less than the diameter D1, the generator L1 of the frustoconical body 11 thus being inclined with respect to the axis X at an angle ⁇ .
  • the end cone frustum 12 formed firstly during winding will be named after the base cone. It has a base 12a constituted by the base 11a of the coil body 11 of diameter D1, and a termination 12b whose diameter corresponds to that of the support 20.
  • the truncated cone 12 comprises a generator L2 whose slope forms with the surface of the support 20, or with the axis X, an acute angle ⁇ .
  • the second end cone frustum 13 will be called the unwinding cone because its section being always smaller than that of the base cone, unwinding will be made from it to facilitate the detachment of the wire from the reel.
  • the unwinding cone 13 has a base 13a constituted by the end section 11b of the coil body 11 of diameter D2, and a termination 13b whose diameter corresponds to that of the support 20.
  • the conical truncum 13 comprises a generator L3 whose slope form with the surface of the support 20, or with the axis X, an acute angle ⁇ whose value is independent of that of the angle ⁇ .
  • generatrices L2 and L3 of the base cones 12 and of the unwinding 13 are thus inclined with respect to the axis X in opposite directions to be connected to the generator L1 of the frustoconical body 11.
  • the spool 10 thus formed of three truncated cones makes it possible to reinforce its mechanical strength as well as to improve the quality of the unwinding and thus to preserve at best the properties of the yarn which are in particular its integrity and its tensile strength.
  • This finished product also has great ease of use for the subsequent processing of the fiberglass.
  • the base cone 12 is the place where you can accumulate the most thread on the winding, helping to increase the weight of it.
  • the angle ⁇ may be as close as possible to the perpendicular to the X axis to a limit that defines the occurrence of landslides winding or transport.
  • the angle ⁇ will be between 40 ° and 75 ° with respect to the X axis.
  • the angle ⁇ of the unwinding cone 13 mainly affects the behavior of the turns at the point of change of direction of the wire guide, also called cusp point, the angle ⁇ will preferably have a value of between 30 ° and 60 ° by relative to the X axis.
  • FIGS. 1a to 1c illustrate the combination of the different values of the angles ⁇ and ⁇ according to several coil lengths.
  • the length of the coil between the terminations 12b and 13b can vary between 150mm and 500mm, and preferably between 180mm and 400mm.
  • Figure 1d is not covered by the claims
  • the wound wire 50 comprises turns 52, of which two adjacent ones are intersecting at a crossing angle ⁇ , and has a corrugation 51.
  • the obtaining of these characteristics will be explained later.
  • the winding method according to the invention making it possible to manufacture a coil such as that described above, can be implemented in the context of an installation which is illustrated schematically in FIG.
  • the installation comprises a die 30 supplied with glass by a power source not shown.
  • the die can be fed from cold glass, obtained and stored in the form of beads in a hopper disposed above the die, the die then being heated to remelt the glass, or can be directly fed from molten glass, the die being also heated to maintain the glass at a temperature sufficient to achieve the viscosity suitable for drawing as continuous filaments.
  • the molten glass flows vertically from a multiplicity of orifices, such as the nipples 31. and is immediately stretched into a multiplicity of filaments 40. here assembled in a single ply 41.
  • This sheet 41 comes into contact with a coating device 32 intended to coat each filament with a size of aqueous or anhydrous type.
  • the device 32 may consist of a tank continuously fed by a sizing bath and a rotating roller whose lower part is constantly immersed in the bath. This roll is permanently covered with a film of size which is taken in passing by the filaments 40 sliding on its surface.
  • the sheet 41 then converges to an assembly device where the various filaments are joined to give birth to the wire 50.
  • the assembly device may be constituted by a simple grooved pulley or a plate provided with a notch.
  • the wire 50 leaving the assembly device penetrates into a wire guide 34, such as a cam, to be wound around the support 20 arranged in a plane horizontal with respect to the vertical arrival of the wire towards the wire guide .
  • the yarn is thus wound directly from the die without intermediate step such that the manufacture of a prior cake.
  • the support 20 is fixed on a pin 21 which is moved by a rotary movement.
  • the support 20 is advantageously hollow, its internal shape conforming to the external shape of the spindle 21, and its internal section being substantially larger than that of the spindle for being threaded and held tight around it by an expansion device. the pin not visible.
  • Pin 21 is rotated by a motor 22 whose drive speed is adjustable.
  • the wire guide 34 is reciprocated M horizontal and parallel to the longitudinal axis X of the support, and preferably, a movement back and forth horizontally and perpendicular to the X axis and made in concomitance with the movement M as it will be explained later
  • the wire guide 34 is fixed to the end of a movable arm 35 directed by an electronic drive device 36.
  • a controller 37 such as a programmable logic controller is provided to control the movement of the movable arm 35 and the speed of movement of the wire guide 34 as well as the speed of rotation of the brush 21.
  • the rotational speed of the spindle 21 and the linear displacement speed of the thread guide 34 parallel to the axis X may vary.
  • the implementation of these speed variations can be performed optionally according to the desired quality of the wire after winding.
  • the rotational speed of the spindle is imposed according to the flow rate of the die and the linear density of the desired yarn. As for the speed of the wire guide, it influences the quality of the wire feed.
  • the linear density of the wire corresponds to the ratio of the flow rate of the die to the speed of drawing of the wire. It is always desirable that the linear density be constant so that the wound wire has a uniform quality of mechanical strength.
  • the section variation of the coil 10 necessarily causes a variation in the drawing speed. So that the linear density is constant, it is necessary to maintain constant drawing speed in the assumption that the flow of the die remains constant
  • the wire guide has no effect on the drawing of the wire, the drawing speed depends only on the speed of rotation of the spindle. The rotational speed of the spindle 21, and therefore of the support 20, is thus varied so that the thread constantly encounters a surface whose peripheral speed is substantially constant.
  • the constancy of the linear density of the yarn is controlled by the programming of the drawing speed imposed by the speed of rotation of the spindle 21 and according to the position of the thread guide corresponding to a given section of the spool.
  • the speed of movement of the wire guide it can also vary.
  • the angle ⁇ of the generator L1 with the X axis is retained during the winding, which makes it possible to make the reeling properties constant regardless of the position of the wire.
  • the guide wire 34 is, as we have already indicated, preferably constituted by a cam as illustrated in FIG. 4.
  • This cam comprises a continuous groove 34a in which the wire 50 scrolls.
  • the groove is generally helical and has at least two sections 34b and 34c whose respective slopes are reversed.
  • the cam has a pitch p which corresponds to the width, measured parallel to the axis of rotation, between the two points of tangential passage of the wire on a section for which the curvature of the wire is effected. This step determines the amplitude given to the waving of the wire.
  • the helical shape of the groove makes it possible to give the wire during the winding an undulation whose number of sinusoids on a turn and their width are a function of the pitch p of the cam and the speed of rotation thereof.
  • the periodicity of the ripple that is to say the number of sinusoids, acts on the number of crossings of the wire when several layers of turns are superimposed.
  • the proportion of the number of crossings must be advantageously balanced. In fact, the greater the proportion of crossings, the better the mechanical strength of the bobbin and the winding ability, but in counterpart, at equivalent weight of wire, the bulk of the coil increases, which is penalizing for the transport and the length of yarn available for weaving operations such as warping.
  • the speed of rotation of the cam is adapted to establish an adequate periodicity of the corrugation.
  • This speed can be defined with respect to the drawing speed of the wire, it varies between -10% and + 30% of the value of the drawing speed, and preferably between the value of the drawing speed and + 15% of this value.
  • the crossings avoid a slip of a turn of one of the layers on the turns of a lower layer, thus achieving a better mechanical strength of the coil once formed and facilitating the unwinding of the wire, but the angle of crossing ⁇ also contributes to the accuracy of formation of the cone, and prevents the last turn of the coil from being free.
  • the crossing angle and the corrugation establishing the length of free turn formed in the winding it should be that this length is short to avoid the risk of tearing of the wire during the release of the turns around the cone unwinding when friction phenomena appear such as that of the double-balloon.
  • the average value of the angle ⁇ depends on the speed of movement of the wire guide 34 parallel to the axis X and the speed of rotation of the pin 21.
  • the real value of the angle ⁇ at each crossing point it also depends on the combination of the displacement of the wire guide and the position of the wire induced by the position of the wire guide at the time of depositing the wire on the winding surface.
  • a suitable average value of the crossing angle ⁇ is preferably between 0.5 ° and 6 °.
  • the winding method according to the invention is based on the back-and-forth movement imposed on the thread guide 34. It is divided into two stages according to two rules respective displacement, the first creating a portion of the generatrix L2 of the base cone 12, and the second terminating the generator L2 and simultaneously achieving the formation of generators L1 and L3, respectively, of the body 11 and the unwinding cone 13.
  • the first step is to move the wire guide between an initial position x 0 which corresponds to an end position of the coil for which is wound the first turn of the coil, that is to say to the position of the terminal 12b of the base cone 12, and a final position x z which corresponds to the position of the opposite end of the coil, that is to say of the base 13b of the unwinding cone 13.
  • the wire guide 34 performs several reciprocating moves i i each of which comprises a path going to i in the direction of the position x z and a return path R i towards the initial position x 0 .
  • the starting position x 0 + (z-1) ⁇ of the last displacement is defined according to the desired value of the diameter D1 of the base cone.
  • ⁇ depends on the angles ⁇ and ⁇ that we want to assign to the basic and unwinding cones.
  • ⁇ a positive constant, depends on the slope that one wants to give to the generator L1 and is therefore a function of the value of ⁇ .
  • This ⁇ value is chosen so that the angle ⁇ is between 0.5 ° and 5 °, and preferably between 0.75 ° and 3 °.
  • the wire guide 34 moves back and forth between the position x z occupied at the end of the first step and a terminal position x t for which the desired diameter D 2 of the base 13a is reached. the unwinding cone.
  • Each movement comprises a forward path starting at a position x k and a return path beginning at an intermediate position of change of direction x m and stopping at an arrival position x k-1 , the guide wire always stopping to change direction to a position prior to the occupied position at the start or finish of the previous trip.
  • the outward and return journeys therefore decrease in distance in both directions.
  • the go starts at the position x z - ⁇ ', arrives at the intermediate position of change of direction x 0 + z ⁇ + ⁇ and returns to the position x z -2 ⁇ '.
  • the coil body 11 and the unwinding cone 13 are formed.
  • the last movement of the wire guide 34 is programmed so that it stops at the position x t , which corresponds to the position x z -t ⁇ ', for which the desired value of the diameter D2 is reached.
  • the section variation of the coil in particular in the direction of the decrease at the level of the body 11 and of the unwinding cone 13, generates, as the wire guide moves at a constant speed, as and when the the section a very significant increase in the thickness of the coil, which is reflected at the end of winding by a decrease in the angle ⁇ between generators L1 and L3 may be greater than 1 °. Indeed, assuming that the die delivers a constant amount of glass per unit of time while the wire guide moves at a constant speed, an identical mass of glass per unit time is then deposited on the support; but the section of the coil is not uniform, a larger amount of wire is deposited as the section decreases.
  • This movement perpendicular to the axis X in the same horizontal plane as that of the movement M is effected by the control of the movable arm 35.
  • Displacements are carried out thanks to the movable arm 35 whose movement is controlled by the electronic device 36.
  • mechanical means constituted by a guide rail fixed parallel to the future generator L1 and on which the wire guide 34.

Landscapes

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Abstract

Procédé de fabrication d'une bobine tronconique obtenue par dépôt de couches superposées d'un fil sur un support (20) cylindrique d'axe longitudinal (X), et comprenant un cône de base (12) de génératrice (L2), un cône de dévidage (13) de génératrice (L3) et un corps principal (11) de génératrice (L1) inclinée par rapport à l'axe (X) et reliant les deux génératrices (L2, L3) des deux cônes (12, 13). Le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend deux règles de déplacement du guide-fil, une première règle qui permet de former une partie du cône de base (12), la dernière couche de fil déposée selon cette première règle allant jusqu'à l'extrémité du cône de dévidage, et une seconde règle qui permet de terminer ledit cône de base (12) commencé et de former en concomitance le corps principal (11) et le cône de dévidage (13), la première couche de fil déposée selon la seconde règle étant parallèle à la dernière couche déposée selon la première règle.

Description

  • L'invention concerne la fabrication d'enroulements de fils tels que fils de verre, et plus particulièrement la fabrication d'enroulements de forme tronconique.
  • Les enroulements de fils sous forme de bobines sont un moyen courant de stockage temporaire du fil pour alimenter ultérieurement des machines de traitement du fil, par exemple des machines textiles.
  • Une bobine de fil est formée en combinant une série de filaments en un seul fil, qu'on recueille sur un support rotatif où il s'enroule en bobine.
  • Dans le cas de fils de verre, on étire des filaments de verre obtenus par l'écoulement de verre en fusion au travers d'orifices d'une filière. Ces filaments sont ensuite revêtus d'un ensimage par un dispositif d'enduction de façon à faciliter le fibrage et le rassemblement des filaments en un fil, et à accroître leur propriétés mécaniques, notamment au vieillissement. Puis ces filaments sont réunis vers un dispositif d'assemblage pour donner naissance au fil à bobiner. Le fil en provenance du dispositif d'assemblage est bobiné autour d'un support disposé dans un plan horizontal perpendiculaire au plan vertical d'arrivée du fil, et animé d'un mouvement rotatif à vitesse constante. De façon usuelle, le fil à bobiner défile sur la surface d'un guide-fil situé entre le dispositif d'assemblage et le support, et se déplaçant selon un mouvement de va-et-vient parallèlement à l'axe longitudinal du support en rotation.
  • La bobine de fil ainsi obtenue est nommée gâteau. Cependant un gâteau est rarement utilisé directement pour l'alimentation en fil de machines textiles par exemple. En effet, les machines textiles opèrent à grande vitesse et le fil doit alors pouvoir être extrait facilement de la bobine en évitant tout frottement qui pourrait engendrer une rupture, ce qui est difficilement réalisable à partir de gâteaux. Il est alors nécessaire de fabriquer, à partir de ces bobines intermédiaires dites gâteaux, des bobines de forme cylindrique dont le fil est retordu.
  • Mais pour éviter ces diverses étapes, de fabrication de gâteaux, puis de dévidage pour réaliser un nouvel enroulement de fil ayant subi auparavant une torsion, qui sont longues et nécessitent de nombreux moyens, il a été entrepris de former des bobines tronconiques sans fabrication de gâteau intermédiaire dont le fil est directement issu de la filière et non retordu. Les formes tronconiques permettent en effet de ne pas retordre le fil et facilitent le dévidage à grande vitesse, le fil étant entraîné le long de l'axe de la bobine en direction de son diamètre le plus faible et s'écarte de ce fait immédiatement de la bobine dès qu'une spire s'en détache.
  • On connaît d'après la demande FR 2 703 671 un procédé d'enroulement de fil pour la formation d'une bobine tronconique à partir d'un fil étiré issu directement d'une filière et n'ayant pas subi d'opération de torsion. Le fil qui est acheminé au travers du guide-fil est bobiné autour d'un support fixé à sa base sur un flanc et disposé verticalement, le guide-fil se déplaçant selon un mouvement de va-et-vient parallèlement à l'axe longitudinal du support. Pour réaliser la forme tronconique de la bobine, la solution proposée est l'utilisation d'un dispositif d'étirage placé après le dispositif d'assemblage des filaments, et d'un galet danseur disposé entre le dispositif d'étirage et le guide-fil. Le galet danseur peut tourner librement autour de son axe qui est fixé à l'extrémité d'un bras sollicité par un ressort, ce qui permet d'imposer au fil à bobiner une tension prédéterminée.
  • La forme tronconique de la bobine dont la base est constituée du flanc est alors obtenue en attribuant une valeur constante à la vitesse de rotation du dispositif d'étirage et en asservissant la vitesse de déplacement du guide-fil et la vitesse de rotation du support.
  • Cependant, une telle solution nécessite une structure nouvelle du dispositif de mise en oeuvre par, d'une part, un bobinage du fil sur un support disposé verticalement, et d'autre part, par l'utilisation d'un dispositif d'étirage et d'un galet danseur. Les modifications techniques des structures existantes sont donc importantes à réaliser, ce qui n'est pas sans engendrer quelques investissements financiers non négligeables dans une usine de fabrication.
  • En outre, l'association d'un flanc à la base du support n'est pas sans entraîner des problèmes de précision quant au dépôt du fil dans cette zone. Ainsi, le fil au niveau du flanc peut être, soit déposé en excès, ce qui entraîne au dévidage la montée en paquet, provoquant alors la casse du fil, soit déposé en défaut provoquant alors l'éraillement du fil au dévidage par son pincement entre différentes couches de spires.
  • Enfin, pour des bobines de ce type dont le fil n'a pas subi d'opération de torsion et ne présente pas d'ondulation, il est courant de rencontrer des problèmes de détérioration de fil car le croisement du fil non retordu, c'est-à-dire l'angle entre deux spires se croisant, est insuffisant. En effet lorsque cet angle est trop faible, en cas de coincement d'un filament du fil entre deux spires de la bobine, la continuité du dévidage va entraîner à l'endroit du coincement la perte d'un ou plusieurs filaments du fil engendrant la détérioration du fil et la formation d'une bague par l'accumulation du filament.
  • Pour éviter ces problèmes de dévidage, il peut être préféré une bobine tronconique dont les deux extrémités tronconiques de base et de dévidage présentent des génératrices distinctes, c'est-à-dire des angles de base et de dévidage différents par rapport à l'axe de la bobine. La demande JP 10-218 489, bien que d'application différente d'un enroulement de fil de verre puisque concernant une canette d'alimentation de machines de câblage ou de tressage, montre une telle forme de bobine et décrit son procédé d'obtention. La construction de la bobine est réalisée selon quatre étapes qui correspondent à quatre parties successives de la bobine: la première partie consiste en la partie basse de la canette et représente au plus la moitié de la hauteur de l'enroulement, elle est de préférence bien inférieure à la moitié de l'enroulement, l'angle de cette base tronconique par rapport à l'axe de la canette étant compris entre 16 et 22°. La deuxième partie est obtenue au moyen de couches parallèles à celles de la première partie et de longueur identique, mais l'épaisseur des couches diminue du fait d'une accélération du déplacement des points de rebroussement vers le haut de la canette. La troisième partie, construite selon des couches parallèles mais d'inclinaison différente de celles déposées dans les première et seconde parties, réalise entièrement le cône de dévidage dont l'angle final par rapport à l'axe de la canette est inférieur à celui du cône de base. Enfin, la quatrième partie vise à terminer le corps principal de la bobine sous forme cylindrique en rapprochant rapidement le point de rebroussement bas du point de rebroussement haut.
  • Cependant, ce procédé exige d'une part, quatre étapes d'enroulement distinctes, et d'autre part, le changement d'inclinaison de dépôt des couches de fil au cours de ces étapes, ce qui ne simplifie pas sa mise en oeuvre.
  • De plus, ce procédé d'enroulement engendre un angle de construction des premières couches par rapport à l'axe de la bobine qui est trop grand pour une application de bobinage telle que celle désirée, à savoir du bobinage de fil de verre issu d'une filière. Cet angle de construction important induit de grandes variations de circonférence entre la circonférence du cône de base et la circonférence obtenue en fin de première étape du procédé; or, pour un bobinage de fil de verre dont la vitesse d'étirage doit être maintenue constante pour garder le titre du fil constant, de telles variations de circonférence imposeraient des variations conséquentes de vitesse du support de la bobine aussi bien en accélération qu'en freinage, ce qui est difficilement réalisable matériellement.
  • Par ailleurs, dans ce procédé, l'élément de guidage du fil pour son dépôt consiste en un oeillet de guidage qui se déplace parallèlement à l'axe du support de la bobine en rotation. Toutefois, ce mode de guidage ne peut pas être envisagé pour le guidage d'un fil de verre en vue de son enroulement, en particulier d'un fil issu directement d'une filière. En effet, en cas de casse des filaments issus de la filière, la relance du bobinage s'avérerait trop compliquée; il est trop difficile après rassemblement des filaments de les passer à nouveau au travers de l'oeillet qui présente une circonférence fermée. Il est également impossible avec un oeillet de transférer le bobinage du fil d'une bobine sur une autre bobine sans devoir casser le fil, ce qui nuit à l'optimisation des temps de production.
  • En outre, l'oeillet présente une ouverture pour le passage du fil beaucoup trop grande par rapport au diamètre dudit fil pour permettre un guidage précis du dépôt du fil.
  • On connaît par ailleurs par le document FR-A-1 376 392 un procédé de fabrication d'une bobine tronconique qui consiste à déposer les couches de fil par recouvrement complet d'une extrémité à l'autre de la bobine, les cônes d'extrémité étant donc construits simultanément.
  • On connaît également par le document CH-A-238 829 une bobine tronconique dont le support est conique et non cylindrique.
  • Le document japonais JP-A-404 209 167 décrit une bobine tronconique dont les génératrices reliant les cônes d'extrémité sont parallèles à l'axe longitudinal.
  • L'invention a donc pour but d'obvier aux inconvénients précités et de fournir un procédé d'obtention d'une bobine tronconique présentant une bonne tenue mécanique et un dévidage aisé, l'enroulement se faisant dans un plan horizontal sans nécessiter de modifications importantes du dispositif de mise en oeuvre classique déjà existant.
  • Selon l'invention, le procédé de bobinage d'un fil selon des couches superposées sur un support cylindrique d'axe longitudinal X et fixé autour d'une broche animée d'un mouvement rotatif autour cet axe longitudinal X, selon lequel, le fil est bobiné en défilant sur un guide-fil qui se déplace selon un mouvement de va-et-vient parallèlement à l'axe X du support et est contrôlé de manière à constituer une bobine dont la forme présente deux extrémités tronconiques, dites respectivement cône de base et cône de dévidage, de génératrices respectives qui sont inclinées par rapport à l'axe longitudinal X selon deux angles aigus d'inclinaison respectifs distincts ainsi qu'un corps principal de forme tronconique reliant les deux cônes de base et de dévidage et dont les deux sections d'extrémité constituent les deux bases des deux cônes respectifs avec des diamètres distincts D1 et respectivement D2, est caractérisé en ce qu'il comprend deux règles de déplacement du guide-fil, une première règle qui permet de former une partie du cône de base, la dernière couche de fil déposée selon cette première règle allant jusqu'à l'extrémité du cône de dévidage, et une seconde règle qui permet de terminer ledit cône de base commencé et de former en concomitance le corps principal et le cône de dévidage, la première couche de fil déposée selon la seconde règle étant parallèle à la dernière couche déposée selon la première règle.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la première règle de déplacement du guide-fil consiste à établir des mouvements de va-et-vient parallèlement à l'axe du support entre une position initiale (x0) et une position finale (xz) qui correspondent respectivement, en projection perpendiculaire au support, à chacune des sections d'extrémité de la bobine, chaque mouvement de va-et-vient étant défini par :
    • une position de départ (xj) dont celle du premier mouvement est la position initiale (x0) et celle des mouvements suivants est une position postérieure à la position de départ du mouvement précédent et toujours antérieure à la position finale (xz), la position du dernier mouvement étant imposée selon la valeur du diamètre D1 désirée pour le cône de base à former,
    • une position intermédiaire (xi) de changement de sens du guide-fil, position qui est toujours située postérieurement à la position intermédiaire du mouvement précédent et située antérieurement à la position finale (xz),
    • une position d'arrivée (Xj+1) qui constitue la position de départ du mouvement suivant,
    le dernier mouvement selon cette première règle n'effectuant pas de changement de sens depuis la dernière position intermédiaire qui constitue alors la position finale (xz).
  • Les positions successives de départ (xj) selon la première règle sont séparées d'une distance égale (δ), et les positions successives intermédiaires (xi) de changement de sens selon la première règle sont définies selon l'équation xi =x0+iΔ , où Δ est une constante qui est fonction de la pente à donner à la génératrice du corps principal.
  • Précisons que dans toute la description, les qualificatifs antérieure et postérieure attribués au terme position sont définis par rapport au sens positif de déplacement du guide-fil de la position x0 vers la position xz.
  • Selon une autre caractéristique, la seconde règle de déplacement du guide-fil consiste à effectuer des mouvements de va-et-vient parallèlement à l'axe du support, entre une position initiale qui constitue la position finale (xz) du guide-fil selon la première règle et une position terminale (xt) située entre la position finale (xz) selon la première règle et imposée selon la valeur du diamètre D2 désirée pour le cône de dévidage à former, et la position de départ du dernier déplacement selon la première règle, chaque mouvement de va-et-vient étant défini par :
    • une position de départ (xk) dont celle du premier mouvement est la position finale (xz) selon la première règle, et celle des mouvements suivants est une position antérieure à la position de départ du mouvement précédent,
    • une position intermédiaire (xm) de changement de sens du guide-fil dont celle du premier mouvement est la position d'arrivée qu'aurait dû prendre le guide-fil s'il avait changé de sens de déplacement à la position finale (xz) selon la première règle, et
    • une position d'arrivée (xk+1) qui constitue la position de départ du mouvement suivant,
    les positions de départ et d'arrivée d'un mouvement étant toujours antérieures à celles du mouvement précédent de manière que chaque mouvement soit raccourci en parcours.
  • Les positions successives de départ (xk) selon la seconde règle sont séparées d'une distance égale (δ'), et les positions successives intermédiaires (xm) de changement de sens selon la seconde règle sont espacées de la même distance (δ) que celle séparant les positions successives de départ (xj) selon la première règle.
  • Selon une autre caractéristique, le guide-fil est déplacé en concomitance avec le mouvement parallèle à l'axe X selon un mouvement coplanaire et perpendiculaire à l'axe X de façon que le mouvement résultant soit parallèle à la génératrice du corps principal. Ainsi, la longueur jetée reste constante pour un dépôt du fil aussi précis que possible.
  • Selon une caractéristique avantageuse, le fil bobiné présente une ondulation de façon que l'angle de croisement entre deux spires soit compris entre 0.5° et 6°.
  • L'avantage de créer une ondulation au fil permet d'optimiser l'angle de croisement afin de diminuer le risque de formation de bagues au cours du dévidage.
  • Ce procédé est avantageusement mis en application pour bobiner du fil de verre issu directement d'une filière.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, en regard des dessins sur lesquels:
    • la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la bobine selon l'invention sur son support d'enroulement;
    • les figures 1a à 1c illustrent plusieurs exemples de bobines tronconiques selon l'invention; La figure 1d n'est pas couverte par les revendications
    • la figure 2 illustre deux spires de fil entrecroisées;
    • la figure 3 représente une vue schématique d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
    • la figure 4 montre une vue de profil d'un guide-fil constitué par une came au travers de laquelle défile le fil;
    • la figure 5 représente différentes positions prises par le guide-fil sur son axe de déplacement parallèle au support en combinaison avec une vue en coupe partielle longitudinale de la bobine.
  • La figure 1 montre une bobine tronconique 10 réalisée selon l'invention, obtenue par bobinage d'un fil autour d'un support cylindrique 20 d'axe longitudinal X et dépourvu de tout flanc à ses extrémités. Le fil bobiné est à titre d'exemple du fil de verre.
  • La bobine 10 comprend un corps de bobine 11 de forme tronconique et deux troncs de cône 12 et 13 situés respectivement aux deux extrémités longitudinales et opposées de la bobine, de chaque côté du corps de bobine 11.
  • Le corps de bobine 11 comporte une base 11a de diamètre D1 et une section terminale 11b de diamètre D2 inférieur au diamètre D1, la génératrice L1 du corps tronconique 11 étant ainsi inclinée par rapport à l'axe X selon un angle θ.
  • Le tronc de cône d'extrémité 12 formé en premier lieu lors du bobinage sera nommé par la suite cône de base. Il présente une base 12a constituée par la base 11a du corps de bobine 11 de diamètre D1, et une terminaison 12b dont le diamètre correspond à celui du support 20. Le tronc de cône 12 comporte une génératrice L2 dont la pente forme avec la surface du support 20, ou avec l'axe X, un angle aigu α.
  • Le second tronc de cône d'extrémité 13 sera nommé cône de dévidage car sa section étant toujours plus petite que celle du cône de base, le dévidage s'effectuera à partir de celui-ci pour faciliter le détachement du fil de la bobine. Le cône de dévidage 13 présente une base 13a constituée par la section terminale 11b du corps de bobine 11 de diamètre D2, et une terminaison 13b dont le diamètre correspond à celui du support 20. Le tronc de cône 13 comporte une génératrice L3 dont la pente forme avec la surface du support 20, ou avec l'axe X, un angle aigu β dont la valeur est indépendante de celle de l'angle α.
  • Les génératrices L2 et L3 des cônes de base 12 et de dévidage 13 sont donc inclinées par rapport à l'axe X dans des directions opposées pour être reliées à la génératrice L1 du corps tronconique 11.
  • La bobine 10 formée ainsi de trois troncs de cônes permet de renforcer sa tenue mécanique ainsi que d'améliorer la qualité du dévidage et de conserver par conséquent au mieux les propriétés du fil que sont notamment son intégrité et sa résistance à la traction. Ce produit fini présente en outre une grande facilité d'utilisation pour la transformation ultérieure de la fibre de verre.
  • Le cône de base 12 constitue l'endroit où l'on peut accumuler le plus de fil sur l'enroulement, contribuant à augmenter le poids de celui-ci. Ainsi, l'angle α peut être le plus proche possible de la perpendiculaire à l'axe X jusqu'à une limite qui définit l'apparition d'éboulements au bobinage ou au transport. Avantageusement, l'angle α sera compris entre 40° et 75° par rapport à l'axe X.
  • L'angle β du cône de dévidage 13 influe principalement sur la tenue des spires au point de changement de sens du guide-fil, appelé encore point de rebroussement, l'angle β aura de préférence une valeur comprise entre 30° et 60° par rapport à l'axe X.
  • Les valeurs de ces angles sont aussi choisies en fonction de la qualité de l'ensimage qui confère le glissant à la surface des fibres.
  • Les figures 1a à 1c illustrent la combinaison des différentes valeurs des angles α et β selon plusieurs longueurs de bobine. La longueur de la bobine entre les terminaisons 12b et 13b peut varier entre 150mm et 500 mm, et de préférence entre 180 mm et 400 mm. La figure 1d n'est pas couverte par les revendications
  • La facilité de dévidage que procure déjà la forme tronconique de la bobine est concrétisée par des caractéristiques propres au fil bobiné.
  • Ainsi, comme illustré à la figure 2, le fil bobiné 50 comporte des spires 52, dont deux adjacentes sont entrecroisées selon un angle de croisement γ, et présente une ondulation 51. L'obtention de ces caractéristiques sera expliquée ultérieurement.
  • Le procédé de bobinage selon l'invention, permettant de fabriquer une bobine telle que celle décrite ci-dessus, peut être mis en oeuvre dans le cadre d'une installation qui est illustrée schématiquement à la figure 3.
  • L'installation comprend une filière 30 approvisionnée en verre par une source d'alimentation non représentée.
  • La filière peut être alimentée à partir de verre froid, obtenu et stocké sous forme de billes dans une trémie disposée au-dessus de la filière, la filière étant alors chauffée pour refondre le verre, ou peut être directement alimenté à partir de verre fondu, la filière étant également chauffée pour maintenir le verre à une température suffisante afin qu'il atteigne la viscosité convenant à son étirage sous forme de filaments continus.
  • Le verre fondu s'écoule verticalement d'une multiplicité d'orifices, tels que les tétons 31. et est immédiatement étiré en une multiplicité de filaments 40. rassemblés ici en une seule nappe 41.
  • Cette nappe 41 vient en contact avec un dispositif d'enduction 32 destiné à revêtir chaque filament d'un ensimage de type aqueux ou anhydre. Le dispositif 32 peut être constitué d'un bac alimenté en permanence par un bain d'ensimage et d'un rouleau en rotation dont la partie inférieure est constamment immergée dans le bain. Ce rouleau se recouvre en permanence d'une pellicule d'ensimage qui est prélevée au passage par les filaments 40 glissant à sa surface.
  • La nappe 41 converge ensuite vers un dispositif d'assemblage où les différents filaments sont réunis pour donner naissance au fil 50. Le dispositif d'assemblage peut être constitué par une simple poulie à gorge ou par une plaque munie d'une encoche.
  • Le fil 50 en quittant le dispositif d'assemblage pénètre dans un guide-fil 34, tel qu'une came, pour être bobiné autour du support 20 disposé dans un plan horizontal par rapport à l'arrivée verticale du fil vers le guide-fil. Le fil est donc bobiné en étant issu directement de la filière sans étape intermédiaire telle que la fabrication au préalable d'un gâteau.
  • Le support 20 est fixé sur une broche 21 qui est mue d'un mouvement rotatif. Le support 20 est avantageusement creux, sa forme interne épousant la forme externe de la broche 21, et sa section interne étant sensiblement plus grande que celle de la broche pour être enfilé et maintenu serré autour de celle-ci par un dispositif d'expansion de la broche non visible.
  • La broche 21 est entraînée en rotation par un moteur 22 dont la vitesse d'entraînement est réglable.
  • Le guide-fil 34 est animé d'un mouvement de va-et-vient M horizontal et parallèle à l'axe longitudinal X du support, et de manière préférentielle, d'un mouvement de va-et-vient horizontal et perpendiculaire à l'axe X et réalisé en concomitance avec le mouvement M comme il sera explicité ultérieurement
  • Le guide-fil 34 est fixé à l'extrémité d'un bras mobile 35 dirigé par un dispositif électronique d'entraînement 36.
  • Un dispositif de commande 37 tel qu'un automate programmable est prévu pour contrôler le mouvement du bras mobile 35 et la vitesse de déplacement du guide-fil 34 ainsi que la vitesse de rotation de la bruche 21.
  • La vitesse de rotation de la broche 21 et la vitesse de déplacement linéaire du guide-fil 34 parallèlement à l'axe X peuvent varier. La mise en oeuvre de ces variations de vitesse peut être effectuée de manière optionnelle selon la qualité désirée du fil après enroulement. La vitesse de rotation de la broche est imposée selon la débit de la filière et la masse linéique du fil recherchée. Quant à la vitesse du guide-fil, elle influe sur la qualité du dévidage.
  • On sait que la masse linéique du fil correspond au rapport du débit de la filière sur la vitesse d'étirage du fil. il est toujours souhaitable que la masse linéique soit constante de façon que le fil bobiné présente une qualité uniforme de tenue mécanique. Or la variation de section de la bobine 10 entraîne nécessairement une variation de la vitesse d'étirage. Afin que la masse linéique soit constante, il faut donc maintenir constante la vitesse d'étirage dans l'hypothèse que le débit de la filière reste constant Le guide-fil n'a pas d'effet sur l'étirage du fil, la vitesse d'étirage dépend seulement de la vitesse de rotation de la broche. On fait donc varier la vitesse de rotation de la broche 21, donc du support 20, de manière que le fil rencontre en permanence une surface dont la vitesse périphérique est sensiblement constante.
  • La constance de la masse linéique du fil est contrôlée par la programmation de la vitesse d'étirage imposée par la vitesse de rotation de la broche 21 et selon la position du guide-fil correspondant à une section donnée de la bobine.
  • Ainsi, en faisant varier la vitesse de rotation de la broche de manière adéquate en fonction de la section de la bobine, on parvient à garder constante la masse linéique du fil.
  • Par contre, si aucune variation n'est imposée, la masse linéique du fil varie autour d'une valeur médiane, l'amplitude de la variation dépendant de l'angle θ de la génératrice L1 avec l'axe X.
  • Quant à la vitesse de déplacement du guide-fil, elle peut donc aussi varier. En faisant varier cette vitesse, l'angle θ de la génératrice L1 avec l'axe X est conservé lors du bobinage, ce qui permet de rendre constantes les propriétés de dévidage quelle que soit la position du fil.
  • Par contre, si aucune variation n'est imposée, l'angle θ diminue lors du bobinage, ce qui peut engendrer une baisse de la qualité du dévidage à l'extérieur de la bobine.
  • Le guide-fil 34 est, comme nous l'avons déjà indiqué, de préférence constitué par une came telle qu'illustrée à la figure 4.
  • Cette came comporte une gorge continue 34a dans laquelle défile le fil 50. La gorge est de forme générale hélicoïdale et présente au moins deux tronçons 34b et 34c dont les pentes respectives s'inversent.
  • La came présente un pas p qui correspond à la largeur, mesurée parallèlement à l'axe de rotation, entre les deux points de passage tangentiel du fil sur un tronçon pour lesquels la courbure du fil s'effectue. Ce pas détermine l'amplitude donnée à l'ondulation du fil.
  • La forme hélicoïdale de la gorge permet de donner au fil lors du bobinage une ondulation dont le nombre de sinusoïdes sur une spire et leur largeur sont fonction du pas p de la came et de la vitesse de rotation de celle-ci.
  • La périodicité de l'ondulation, c'est-à-dire le nombre de sinusoïdes, agit sur le nombre de croisements du fil lorsque plusieurs couches de spires sont superposées. La proportion du nombre de croisements doit être avantageusement équilibrée. En effet, plus la proportion de croisements est importante, plus la tenue mécanique de la bobine et l'aptitude au dévidage sont bonnes, mais en contrepartie, à poids équivalent de fil, l'encombrement de la bobine augmente, ce qui est pénalisant pour le transport et la longueur de fil disponible pour des opérations de tissage telles que l'ourdissage.
  • Ainsi, la vitesse de rotation de la came est adaptée pour établir une périodicité adéquate de l'ondulation. Cette vitesse peut être définie par rapport à la vitesse d'étirage du fil, elle varie entre -10% et +30% de la valeur de la vitesse d'étirage, et de préférence entre la valeur de la vitesse d'étirage et +15% de cette valeur.
  • Non seulement les croisements évitent un glissement d'une spire de l'une des couches sur les spires d'une couche inférieure, réalisant ainsi une meilleure tenue mécanique de la bobine une fois formée et facilitant le dévidage du fil, mais l'angle de croisement γ contribue aussi à la précision de formation du cône, et évite à la dernière spire de la bobine d'être libre.
  • En outre, l'angle de croisement et l'ondulation établissant la longueur de spire libre formée dans l'enroulement, il convient que cette longueur soit courte pour éviter les risques d'arrachement du fil lors du dégagement des spires autour du cône de dévidage lorsque des phénomènes de frottement apparaissent tels que celui du double-ballon.
  • La valeur moyenne de l'angle γ dépend de la vitesse de déplacement du guide-fil 34 parallèlement à l'axe X et de la vitesse de rotation de la broche 21.
  • Quant à la valeur réelle de l'angle γ à chaque point de croisement, elle dépend en outre de la combinaison du déplacement du guide-fil et de la position du fil induite par la position du guide-fil au moment du dépôt du fil sur la surface d'enroulement.
  • Une valeur moyenne convenable de l'angle de croisement γ est de préférence entre 0,5° et 6°.
  • Le procédé de bobinage selon l'invention est basé sur le mouvement de va-et-vient imposé au guide-fil 34. Il se décompose en deux étapes selon deux règles respectives de déplacement, la première créant une partie de la génératrice L2 du cône de base 12, et la seconde terminant la génératrice L2 puis réalisant simultanément la formation des génératrices L1 et L3, respectivement, du corps 11 et du cône de dévidage 13.
  • La première étape consiste à déplacer le guide-fil entre une position initiale x0 qui correspond à une position d'extrémité de la bobine pour laquelle est enroulée la première spire de la bobine, c'est-à-dire à la position de la terminaison 12b du cône de base 12, et une position finale xz qui correspond à la position de l'extrémité opposée de la bobine, c'est-à-dire de la base 13b du cône de dévidage 13.
  • Entre les positions x0 et xz, le guide-fil 34 effectue plusieurs déplacements d i en va-et-vient dont chacun comprend un trajet aller a i en direction de la position xz et un trajet retour Ri en direction de la position initiale x0.
  • Le premier déplacement d1 comprend l'aller a1 et le retour R1, l'aller a1 débutant de la position initiale x0 et finissant à la position x1 telle que x1=x0 + Δ, et le trajet retour R1 débutant à la position x1 et finissant à la position x0+δ, le guide-fil ne retournant pas à la position initiale x0.
  • Le deuxième déplacement d2 comprend l'aller a2 et le retour R2, l'aller a2 débutant à la dernière position du guide-fil x0+δ, et stoppant à la position x2 postérieure à la position x1 telle que x2= x0+2Δ, et le trajet retour R1 débutant à la position x2 pour s'arrêter à la position x0+2δ.
  • L'avant dernier déplacement dz-1 comprendra l'aller az-1 et le retour Rz-1, l'aller az-1 débutant de la position finale x0+(z-2)δ du retour du déplacement précédent, et stoppant à la position xz-1 telle que xz-1= x0+(z-1)Δ, et le trajet retour Rz-1 débutant à la position xz-1 pour s'arrêter à la position x0+(z-1)δ.
  • Le dernier déplacement dz ne comprendra qu'un aller az et aucun retour, l'aller az débutant de la position finale x0+(z-1)δ du retour du déplacement précédent, et stoppant à la position finale xz telle que xz= x0+zΔ. La position de départ x0+(z-1)δ du dernier déplacement est définie selon la valeur désirée du diamètre D1 du cône de base.
  • Par conséquent, le guide-fil 34 effectue entre la position x0 et la position xz des déplacements de va-et-vient qui définissent chacun :
    • une position de départ xj=x0+jδ, avec j variant de 0 à (z-1), z entier non nul,
    • une position intermédiaire de changement de sens, ou encore de retour en sens inverse, xi=x0+iΔ, avec i variant de 0 à z, z entier non nul
    • et une position d'arrivée constituant la prochaine position de départ xj+1=xj +δ = x0+(j+1)δ,
    le dernier déplacement de cette première étape correspondant à un trajet jusqu'à la position xz sans retour en sens inverse.
  • Le fait de ne pas retourner à la position de départ du déplacement précédent permet de construire une partie de la génératrice L2 du cône de base 12.
  • La valeur de δ dépend des angles α et β que l'on veut attribuer aux cônes de base et de dévidage.
  • La valeur de Δ , constante positive, dépend de la pente que l'on veut donner à la génératrice L1 et est donc fonction de la valeur de δ. Plus la valeur de Δ est petite, plus l'angle θ de la génératrice L1 avec l'axe X est important. Cette valeur Δ est choisie de façon que l'angle θ soit compris entre 0,5° et 5°, et de préférence entre 0,75° et 3°.
  • Pour la seconde étape, le guide-fil 34 réalise des déplacements de va-et-vient entre la position xz occupée à la fin de la première étape et une position terminale xt pour laquelle est atteint le diamètre désiré D2 de la base 13a du cône de dévidage.
  • Chaque déplacement comprend un trajet aller débutant à une position xk et un trajet retour débutant à une position intermédiaire de changement de sens xm et s'arrêtant à une position d'arrivée xk-1, le guide-fil stoppant toujours pour changer de direction à une position antérieure à la position occupée au départ ou à l'arrivée du déplacement précédent. Les trajets d'aller et de retour diminuent donc en distance dans les deux sens.
  • Ainsi, le premier déplacement comprend un aller débutant à la position xk=xz et arrivant à la position x0+(z-1)δ+δ, ou encore x0+zδ , où x0+(z-1)δ correspond à la position de départ du dernier déplacement de la première étape, et un retour débutant à la position xm=x0+zδ et finissant à la position xk+1=xz-δ'.
  • Au déplacement suivant, l'aller débute à la position xz-δ', arrive à la position intermédiaire de changement de sens x0+zδ+δ et repart jusqu'à la position xz-2δ'.
  • Au fur et à mesure des trajets aller et retour du guide-fil, le corps de bobine 11 et le cône de dévidage 13 se forment. Le dernier déplacement du guide-fil 34 est programmé de façon qu'il s'arrête à la position xt, qui correspond à la position xz-tδ', pour laquelle la valeur désirée du diamètre D2 est atteinte.
  • La valeur de δ' dépend des angles α et β que l'on veut attribuer aux cônes de base et de dévidage, δ' étant généralement supérieur à δ.
  • Les déplacements de la seconde règle peuvent donc être définis par:
    • une position de départ xk=xz-nδ', avec n variant de 0 à t, t entier non nul,
    • une position intermédiaire de changement de sens xm=(x0+zδ)+pδ, avec p variant de 0 à (t-1),
    • et une position d'arrivée constituant la prochaine position de départ xk+1=xk-δ'.
  • Nous avons expliqué que le guide-fil est entraîné suivant un mouvement M parallèle à l'axe X. Il s'avère que ce mouvement suivant cette seule direction peut entraîner quelques inconvénients que nous allons ci-après expliquer et qui peuvent être néanmoins résolus en mettant en oeuvre des caractéristiques optionnelles du procédé selon la qualité de bobinage voulue.
  • La variation de section de la bobine, en particulier dans le sens de la diminution au niveau du corps 11 et du cône de dévidage 13, engendre, lorsque le guide-fil se déplace à vitesse constante, au fur et à mesure de la diminution de la section une très sensible augmentation de l'épaisseur de la bobine, ce qui se traduit à la fin du bobinage par une diminution de l'angle ϕ entre les génératrices L1 et L3 pouvant être supérieure à 1°. En effet, dans l'hypothèse où la filière débite une quantité constante de verre par unité de temps tandis que le guide-fil se déplace à vitesse constante, une masse de verre identique par unité de temps est alors déposée sur le support; mais la section de la bobine n'étant pas uniforme, une quantité de fil plus importante est déposée au fur et à mesure que la section diminue.
  • En outre, lors de la diminution de section, la distance séparant le guide-fil de la surface de la bobine, distance nommée habituellement longueur jetée, augmente ce qui entraîne une imprécision grandissante du dépôt du fil rendant d'une part l'enroulement moins stable. en particulier du côté du cône de dévidage, et d'autre part, désavantageant la qualité du dévidage.
  • Pour assurer une précision constante du dépôt du fil, il est plus avantageux lors de la mise en oeuvre du procédé d'effectuer simultanément au mouvement M parallèle à l'axe X un mouvement perpendiculaire à l'axe X en direction de la bobine en formation pour compenser la variation de longueur jetée, la somme des 2 déplacements correspondant à un déplacement parallèle à la génératrice L1 pour que la longueur jetée reste constante.
  • Ce mouvement perpendiculaire à l'axe X dans le même plan horizontal que celui du mouvement M est effectué par la commande du bras mobile 35.
  • Les déplacements sont effectués grâce au bras mobile 35 dont le mouvement est commandé par le dispositif électronique 36. En variante, il serait possible d'utiliser des moyens mécaniques constitués par un rail de guidage fixé parallèlement à la future génératrice L1 et sur lequel circulerait la guide-fil 34.

Claims (19)

  1. Procédé de bobinage d'un fil selon des couches superposées sur un support cylindrique (20) d'axe longitudinal (X) et fixé autour d'une broche (21) animée d'un mouvement rotatif autour cet axe longitudinal (X), selon lequel le fil est bobiné en défilant sur un guide-fil (34) qui se déplace selon un mouvement (M) de va-et-vient parallèlement à l'axe longitudinal (X) du support et est contrôlé de manière à constituer une bobine dont la forme présente deux extrémités tronconiques (12, 13), dites respectivement cône de base et cône de dévidage, de génératrices respectives (L2, L3) qui sont inclinées par rapport à l'axe longitudinal (X) selon respectivement des angles aigus d'inclinaison (α,β), et un corps principal (11) reliant les deux extrémités et présentant une forme tronconique selon une génératrice (L1) et dont les deux sections d'extrémité (11a, 11b) constituent les deux bases (12a, 13a) des deux cônes respectifs (12, 13) et présentent des diamètres distincts D1 et respectivement D2, caractérisé en ce qu'il comprend deux règles de déplacement du guide-fil, une première règle qui permet de former une partie du cône de base (12), la dernière couche de fil déposée selon cette première règle allant jusqu'à l'extrémité (13b) du cône de dévidage, et une seconde règle qui permet de terminer ledit cône de base (12) commencé et de former en concomitance le corps principal (11) et le cône de dévidage (13), la première couche de fil déposée selon la seconde règle étant parallèle à la dernière couche déposée selon la première règle.
  2. Procédé de bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première règle de déplacement du guide-fil consiste à établir des mouvements de va-et-vient parallèlement à l'axe longitudinal (X) entre une position initiale (x0) et une position finale (xz) qui correspondent respectivement, en projection perpendiculaire au support (20), à chacune des sections d'extrémité (12b, 13b) de la bobine, chaque mouvement de va-et-vient étant défini par :
    - une position de départ (xj) dont celle du premier mouvement est la position initiale (x0) et celle des mouvements suivants est une position postérieure à la position de départ du mouvement précédent et toujours antérieure à la position finale (xz), la position du dernier mouvement étant imposée selon la valeur du diamètre D1 désirée pour la base du cône de base (12) à former,
    - une position intermédiaire (xi) de changement de sens du guide-fil, position qui est toujours située postérieurement à la position intermédiaire du mouvement précédent et située antérieurement à la position finale (xz),
    - une position d'arrivée (xj+1) qui constitue la position de départ du mouvement suivant,
    le dernier mouvement selon cette première règle n'effectuant pas de changement de sens depuis la dernière position intermédiaire qui constitue alors la position finale (xz).
  3. Procédé de bobinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde règle de déplacement du guide-fil consiste à effectuer des mouvements de va-et-vient parallèlement à l'axe longitudinal (X), entre une position initiale qui constitue la position finale (xz) du guide-fil selon la première règle et une position terminale (xi) qui est située entre la position finale (xz) selon la première règle et la position de départ du dernier déplacement selon la première règle et qui est imposée selon la valeur du diamètre D2 désirée pour la base du cône de dévidage (13) à former, chaque mouvement de va-et-vient étant défini par:
    - une position de départ (xk) dont celle du premier mouvement est la position finale (x2) selon la première règle, et celle des mouvements suivants est une position antérieure à la position de départ du mouvement précédent,
    - une position intermédiaire (xm) de changement de sens du guide-fil dont celle du premier mouvement est la position d'arrivée qu'aurait dû prendre le guide-fil s'il avait changé de sens de déplacement à la position finale (xz) selon la première règle, et
    - une position d'arrivée (xk+1) qui constitue la position de départ du mouvement suivant,
    les positions de départ et d'arrivée d'un mouvement étant toujours antérieures à celles du mouvement précédent de manière que chaque mouvement soit raccourci en parcours.
  4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les positions successives de départ (xj) selon la première règle sont séparées d'une distance égale (δ).
  5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les positions successives intermédiaires (xi) de changement de sens selon la première règle sont définies selon l'équation xi = x+iΔ, où Δ est une constante positive qui est fonction de la pente à donner à la génératrice (L1) du corps principal (11) et i variant de 0 à z avec z entier non nul.
  6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les positions successives de départ (xk) selon la seconde règle sont séparées d'une distance égale (δ').
  7. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les positions successives intermédiaires (xm) de changement de sens selon la seconde règle sont espacées de la même distance (δ) que celle séparant les positions successives de départ (xj) selon la première règle.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le guide-fil (34) est déplacé en concomitance avec le mouvement (M) parallèle à l'axe longitudinal (X) selon un mouvement coplanaire et perpendiculaire à l'axe longitudinal (X) de façon que le mouvement résultant soit parallèle à la génératrice (L1) du corps principal (11).
  9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les mouvements parallèle (M) et perpendiculaire à l'axe longitudinal du guide-fil (34) sont réalisés par un dispositif électronique d'entraînement (36).
  10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le guide-fil (34) est déplacé en circulant sur des moyens de guidage mécanique disposés parallèlement à la génératrice (L1) en formation du corps principal (11).
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, pour lequel le guide-fil (34) est constitué par une came caractérisé en ce que la vitesse de rotation de la came est variable.
  12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de la broche (21) est variable.
  13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement du guide-fil parallèlement à l'axe longitudinal (X) est variable.
  14. Application du procédé, tel que défini par l'une quelconque des revendications 1 à 13, au bobinage direct d'un fil continu (50) obtenu par le rassemblement d'une multiplicité de filaments de le verre (40) formés à partir de filets de verre fondu, issus des orifices (31) d'une filière (30), et défilant sur le guide-fil (34).
  15. Bobine tronconique dont la forme présente deux extrémités tronconiques (12, 13), dites respectivement cône de base et cône de dévidage, de génératrices respectives (L2, L3) qui sont inclinées par rapport à l'axe longitudinal (X) d'un support cylindrique (20) selon respectivement des angles aigus d'inclinaison (α,β), et un corps principal (11) reliant les deux extrémités et présentant une forme tronconique selon une génératrice (L1) et dont les deux sections d'extrémité (11a, 11b) constituent les deux bases (12a, 13a) des deux cônes respectifs (12, 13) et présentent des diamètres distincts D1 et respectivement D2 obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 13, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison (α) du cône de base (12) est compris entre 40° et 75°.
  16. Bobine tronconique selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison (β) du cône de dévidage (13) est compris entre 30° et 60°.
  17. Bobine tronconique selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que le fil présente une ondulation (52) de façon que deux spires appartenant respectivement à deux couches superposées sont entrecroisées selon un angle de croisement (γ).
  18. Bobine tronconique selon la revendication 17, caractérisée en ce que l'angle de croisement (γ) est compris entre 0,5° et 6°.
  19. Bobine tronconique selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, casactérisée en ce qu'elle présente une longueur, mesurée entre les deux bases d'extrémité (12b, 13b) des cônes respectifs de base et de dévidage, qui est comprise entre 150 mm et 500 mm.
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