WO2001007350A2 - Procede de fabrication d'enroulements tronconiques de fil - Google Patents

Procede de fabrication d'enroulements tronconiques de fil Download PDF

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WO2001007350A2
WO2001007350A2 PCT/FR2000/001800 FR0001800W WO0107350A2 WO 2001007350 A2 WO2001007350 A2 WO 2001007350A2 FR 0001800 W FR0001800 W FR 0001800W WO 0107350 A2 WO0107350 A2 WO 0107350A2
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wire
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cone
axis
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Günther Mager
Patrick Moireau
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Vetrotex France S.A.
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    • 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
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    • 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 of wires such as glass wires, and more particularly to the manufacture of windings of frustoconical shape.
  • Yarn windings in the form of coils are a common means of temporary storage of yarn for subsequent feeding of yarn processing machines, for example textile machines.
  • a spool of thread is formed by combining a series of filaments into a single thread, which is collected on a rotating support where it is wound in a spool.
  • glass filaments obtained by the flow of molten glass are stretched through orifices in a die. These filaments are then coated with a size by a coating device so as to facilitate fiberizing and the gathering of the filaments into a thread, and to increase their mechanical properties, in particular with aging. Then these filaments are brought together to an assembly device to give birth to the wire to be wound.
  • 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 movement at constant speed.
  • the thread to be wound runs on the surface of a thread guide located between the assembly device and the support, and moving in a back-and-forth movement parallel to the longitudinal axis of the support in rotation.
  • the spool of thread thus obtained is called cake.
  • a cake is rarely used directly for feeding yarn into textile machines, for example. Indeed, the textile machines operate at high speed and the yarn must then be able to be easily extracted from the spool, avoiding any friction which could cause a break, which is difficult to achieve from cakes. It is then necessary to manufacture, from these intermediate coils called cakes, coils of cylindrical shape whose wire is twisted.
  • SHEET D smallest diameter and therefore immediately deviates from the coil as soon as a turn comes off.
  • the frustoconical shape of the spool, the base of which consists of the flank, is then obtained by assigning a constant value to the speed of rotation of the drawing device and by controlling the speed of movement of the wire guide and the speed of rotation of the support.
  • the association of a sidewall at the base of the support is not without causing problems of precision as regards the deposition of the wire in this area.
  • the wire at the side can be either deposited in excess, which leads to unwinding the rise in bundle, then causing the breakage of the wire, or deposited in default then causing the scuffing of the wire to unwinding by its pinching between different layers of turns.
  • the thread of which has not been subjected to a twisting operation and does not show any undulation it is common to encounter problems of deterioration of the thread because the crossing of the untwisted yarn means that that is to say the angle between two intersecting turns is insufficient.
  • a frustoconical coil may be preferred, the two frusto-conical base and unwinding ends of which have distinct generators, that is to say different base and unwinding angles with respect to the axis. of the coil.
  • the application JP 10-218 489 although of different application of a winding of glass wire since relating to a supply can of wiring or braiding machines, shows such a form of coil and describes its process for 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 frustoconical 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 displacement of the cusps upwards of the bobbin.
  • the third part built in parallel layers but with an inclination different from those deposited in the first and second parts, fully realizes the unwinding cone whose final angle relative to the axis of the bobbin is less than that of the cone basic.
  • the fourth part aims to complete the main body of the coil in cylindrical form by rapidly bringing the low cusp point closer to the high cusp point.
  • this method requires on the one hand, four separate winding steps, and on the other hand, the change of deposit inclination of the layers of wire during these steps, which does not simplify its implementation.
  • this winding process 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 winding glass wire from a pathway.
  • This large construction angle induces large variations in circumference between the circumference of the base cone and the circumference obtained at the end of the first step of the process; or, for a winding of glass wire whose drawing speed must be kept constant to keep the constant thread count, such variations in circumference would impose consequent variations in the speed of the support of the coil both in acceleration and in braking, which is difficult to achieve materially.
  • the wire guide element for its deposition consists of a guide eyelet which moves parallel to the axis of the support of the rotating coil.
  • this guide mode cannot be envisaged for guiding a glass wire for winding, in particular a wire coming directly from a die. Indeed, in the event of breakage of the filaments coming from the die, the restarting of the winding would prove to be 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 an eyelet to transfer the winding of the thread from one reel to another reel without having to break the wire, which affects the optimization of production times.
  • the eyelet has an opening for the passage of the wire that is far too large in relation to the diameter of said wire to allow precise guidance of the deposition of the wire.
  • the invention therefore aims to overcome the aforementioned drawbacks and to provide a process for obtaining a frustoconical coil having good mechanical strength and easy unwinding, the winding being done in a horizontal plane without requiring significant modifications of the already existing conventional implementation device.
  • the first rule of displacement of the wire guide consists in establishing back-and-forth movements parallel to the axis of the support between an initial position (x 0 ) and a final position (x z ) which correspond, respectively, in a projection perpendicular to the support, to each of the end sections of the coil, each reciprocating movement being defined by:
  • ⁇ is a constant which is a function of the slope to be given to the generator of the main body.
  • the second rule of displacement of the wire guide consists in making back and forth movements parallel to the axis of the support, between an initial position which constitutes the final position (x z ) of the wire guide according to the first rule and an end position (x t ) located between the final position (x z ) according to the first rule and imposed according to the value of the diameter D2 desired for the wire feed cone to be formed, and the starting position of the last movement according to the first rule, each back and forth movement being defined by:
  • 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 change of direction according to the second rule are spaced by the same distance ( ⁇ ) than that separating the successive starting positions (X j ) according to the first rule.
  • the wire guide is moved concomitantly with the movement parallel to the axis X according to a coplanar movement and perpendicular to the axis X so that the resulting movement is parallel to the generatrix of the main body.
  • the length thrown remains constant for a deposit of the wire as precise as possible.
  • the wound wire has an undulation so that the crossing angle between two turns is between 0.5 ° and 6 °.
  • This process is advantageously applied for winding glass wire coming directly from a die.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the coil according to the invention on its winding support
  • FIG. 3 shows a schematic view of an installation for implementing the method according to the invention
  • - Figure 4 shows a side view of a wire guide constituted by a cam through which the wire runs;
  • - Figure 5 shows different positions taken by the wire guide on its axis of movement parallel to the support in combination with a partial longitudinal sectional view of the coil.
  • FIG. 1 shows a frusto-conical coil 10 produced 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, for example, glass wire.
  • the coil 10 comprises a coil body 11 of frustoconical shape and two truncated cones 12 and 13 situated 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 generatrix L1 of the frustoconical body 11 thus being inclined relative to the axis X at an angle ⁇ .
  • the end truncated cone 12 formed in the first place during winding will hereinafter be called the basic 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 includes a generator L2 whose slope forms with the surface of the support 20, or with the X axis, an acute angle ⁇ .
  • the second end truncated cone 13 will be called the unwinding cone because its section is always smaller than that of the base cone, the unwinding will be carried out from the latter to facilitate the detachment of the wire from the spool.
  • 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 truncated cone 13 comprises a generator L3 whose slope forms with the surface of the support 20, or with the axis X, an acute angle ⁇ whose value is independent of that of the angle ⁇ .
  • the generators L2 and L3 of the base 12 and reel 13 cones are therefore inclined relative to the axis X in opposite directions so as to be connected to the generator L1 of the frustoconical body 11.
  • the coil 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 consequently to keep the properties of the wire as best as possible, namely its integrity and its tensile strength.
  • This finished product also has great ease of use for further processing of fiberglass.
  • the base cone 12 constitutes the place where the most wire can accumulate on the winding, helping to increase the weight of the latter.
  • the angle ⁇ can be as close as possible to the perpendicular to the X axis up to a limit which defines the appearance of landslides on winding or transport.
  • the angle ⁇ will be between 40 ° and 75 ° relative to the axis X.
  • the angle ⁇ of the unwinding cone 13 mainly influences the behavior of the turns at the point of change of direction of the thread guide, also called a cusp, the angle ⁇ will preferably have a value between 30 ° and 60 ° by relative to the X axis.
  • Figures 1a to 1d illustrate the combination of the different values of the angles ⁇ and ⁇ according to several lengths of coil.
  • the length of the coil between the terminations 12b and 13b can vary between 150mm and 500mm, and preferably between 180mm and 400mm.
  • the ease of unwinding which the frusto-conical shape of the spool already provides is embodied by characteristics specific to the wound thread.
  • the wound wire 50 has turns 52, two of which are adjacent, intersecting at a crossing angle ⁇ , and has a ripple 51. Obtaining 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 diagrammatically in FIG. 3.
  • 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 placed above the die, the die then being heated to melt the glass, or can be directly fed from molten glass, the die also being heated to maintain the glass at a sufficient temperature so that it reaches the viscosity suitable for drawing it in the form of continuous filaments.
  • the molten glass flows vertically from a multiplicity of orifices, such as the pins 31, and is immediately drawn into a multiplicity of filaments 40, gathered here in a single ply 41.
  • This ply 41 comes into contact with a device coating 32 intended to coat each filament with a size of the aqueous or anhydrous type.
  • the device 32 may consist of a tank permanently supplied with a sizing bath and a rotating roller, the lower part of which is constantly immersed in the bath. This roller is permanently covered with a sizing film which is removed in passing by the filaments 40 sliding on its surface.
  • the ply 41 then converges towards an assembly device 33 where the different filaments are joined to give birth to the wire 50.
  • the assembly device 33 can be constituted by a simple pulley with groove or by a plate provided with a notch.
  • the wire 34 such as a cam, to be wound around the support 20 disposed in a horizontal plane relative to the vertical arrival of the wire towards the wire guide.
  • the wire is therefore wound by coming directly from the die without an intermediate step such as the prior production of a cake.
  • the support 20 is fixed on a spindle 21 which is rotated.
  • the support 20 is advantageously hollow, its internal shape matching the external shape of the spindle 21, and its internal section being substantially larger than that of the spindle in order to be threaded and held tight around it by an expansion device of the pin not visible.
  • the spindle 21 is rotated by a motor 22 whose drive speed is adjustable.
  • the wire guide 34 is driven in a horizontal back-and-forth movement M and parallel to the longitudinal axis X of the support, and preferably, in a horizontal back-and-forth movement N perpendicular to the X axis and carried out in concomitance with the movement M as 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 control device 37 such as a programmable automaton is provided for controlling the movement of the mobile arm 35 and the speed of movement of the wire guide 34 as well as the speed of rotation of the spindle 21.
  • the speed of rotation of the spindle 21 and the speed of linear movement of the wire guide 34 parallel to the axis X can vary.
  • the implementation of these speed variations can be carried out 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 mass of the desired thread. As for the speed of the wire guide, it influences the quality of the unwinding.
  • the linear mass 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 for the linear mass to be constant so that the wound wire has a uniform quality of mechanical strength.
  • the variation in section of the coil 10 necessarily involves a variation in the drawing speed. So that the linear mass is constant, it is therefore necessary to maintain constant the drawing speed on the assumption that the flow rate of the die remains constant.
  • the thread guide has no effect on wire drawing, the drawing speed depends only on the spindle rotation speed.
  • the speed of rotation of the spindle 21, therefore of the support 20, is therefore varied, so that the wire constantly encounters a surface whose peripheral speed is substantially constant.
  • the constancy of the linear mass of the wire is controlled by programming the drawing speed imposed by the speed of rotation of the spindle 21 and according to the position of the wire guide corresponding to a given section of the coil.
  • the speed of movement of the wire guide it can therefore also vary.
  • the angle ⁇ of the generator L1 with the axis X is preserved during the winding, which makes it possible to make the unwinding properties constant regardless of the position of the wire.
  • the wire guide 34 is, as we have already indicated, preferably constituted by a cam as illustrated in FIG. 4.
  • This cam has a continuous groove 34a in which the wire 50 travels.
  • the groove is generally helical in shape and has at least two sections 34b and 34c, the respective slopes of which reverse.
  • the cam has a pitch p which corresponds to the width, measured parallel to the axis of rotation, between the two tangential points of passage of the wire on a section for which the curvature of the wire takes place. This step determines the amplitude given to the undulation of the wire.
  • the helical shape of the groove makes it possible to give the wire during winding an undulation, the number of sinusoids on a turn and their width are a function of the pitch p of the cam and the speed of rotation of the latter.
  • 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 crosses must be advantageously balanced.
  • the speed of rotation of the cam is adapted to establish an adequate periodicity of the ripple.
  • This speed can be defined with respect to the wire drawing speed, 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.
  • crossings prevent a turn of one of the layers from sliding on the turns of a lower layer, thus achieving better mechanical strength of the coil once formed and facilitating the unwinding of the wire, but the angle of ⁇ crossing also contributes to the precision of cone formation, and prevents the last turn of the coil from being free.
  • this length should be short to avoid the risk of tearing of the wire during the release of the turns around the unwinding cone 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 on the speed of rotation of the spindle 21.
  • the actual value of the angle ⁇ at each crossing point it also depends on the combination of the displacement of the thread guide and the position of the thread induced by the position of the thread guide at the time of deposition of the thread on the winding surface.
  • a suitable mean value of the crossing angle ⁇ is preferably between 0.5 ° and 6 °.
  • the winding method according to the invention is based on the reciprocating movement imposed on the thread guide 34. It breaks down into two stages according to two rules respective displacement, the first creating a part of the generator L2 of the base cone 12, and the second ending the generator L2 then simultaneously carrying out the formation of the generators L1 and L3, respectively, of the body 11 and of the wire feed cone 13.
  • the first step consists in moving the wire guide between an initial position xo which corresponds to an end position of the spool for which the first turn of the spool is wound, that is to say to the position of the termination 12b of the base cone 12, and a final position x z which corresponds to the position of the opposite end of the spool, that is to say of the base 13b of the unwinding cone 13.
  • the thread guide 34 performs several displacements d, back and forth, each of which comprises a outward path a, in the direction of the position x z and a return path R, in the direction of the initial position xo.
  • the first displacement d ⁇ comprises the outward journey ai and the return R 1 t the outward journey ai starting from the initial position x 0 and ending at the position xi such that x ⁇ xo + ⁇ , and the return path Ri beginning at the position Xi and ending at position x 0 + ⁇ , the thread guide not returning to 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.
  • x x 0 + i ⁇ , with i varying from 0 to z, z non-zero integer - and an arrival position constituting the next starting position the last movement of this first stage corresponding to a path to position x ⁇ without return in the opposite direction.
  • ⁇ depends on the angles ⁇ and ⁇ that we want to assign to the base and unwinding cones.
  • ⁇ a positive constant, depends on the slope that we want to give to the generator L1 and is therefore a function of the value of ⁇ . The higher the value of
  • ⁇ is small, the larger the angle ⁇ of the generator L1 with the X axis.
  • 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 an end position x t for which the desired diameter D2 of the base 13a is reached. of the wire feed cone.
  • Each movement comprises a outward path starting at a position x k and a return path starting at an intermediate position for changing direction x m and stopping at an arrival position x k + ⁇ , the thread guide always stopping to change direction to a position prior to the position occupied at the start or at the end of the previous trip.
  • the outward and return journeys therefore decrease in distance in both directions.
  • the outward journey begins at position x z - ⁇ ', arrives at the intermediate direction change position x 0 + z ⁇ + ⁇ and starts again until position x z -2 ⁇ '.
  • the spool 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 variation in section of the spool in particular in the direction of reduction at the level of the body 11 and of the unwinding cone 13, generates, when the thread guide moves at constant speed, as the reduction in the section a very significant increase in the thickness of the coil, which results at the end of the winding by a decrease in the angle ⁇ between the generators L1 and L3 can be greater than 1 °.
  • the die delivers a constant quantity of glass per unit of time while the wire guide moves at constant speed
  • an identical mass of glass per unit of 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.
  • the distance separating the thread guide from the surface of the spool increases which leads to a growing imprecision of the deposition of the wire making on the one hand the winding less stable, in particular on the side of the unwinding cone, and on the other hand, disadvantaging the quality of the unwinding.
  • the movements are carried out thanks to the mobile arm 35 whose movement is controlled by the electronic device 36.
  • the electronic device 36 it would be possible to use mechanical means constituted by a guide rail fixed parallel to the future generator L1 and on which the thread guide 34.

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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

PROCEDE DE FABRICATION D ' ENROULEMENTS TRONCONIQUES DE FIL.
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. II 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
FEUILL D 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 œuvre 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 œuvre.
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 œillet 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'œillet qui présente une circonférence fermée, il est également impossible avec un œillet 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'œillet 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.
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 œuvre 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, 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 X selon deux angles aigus 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 (XJ) 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 (x,) de changement de sens selon la première règle sont définies selon l'équation x, =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+ι) 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 1d illustrent plusieurs exemples de bobines tronconiques selon l'invention; - la figure 2 illustre deux spires de fil entrecroisées;
- la figure 3 représente une vue schématique d'une installation permettant la mise en œuvre 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 1d 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 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 œuvre 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 33 où les différents filaments sont réunis pour donner naissance au fil 50. Le dispositif d'assemblage 33 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 33 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 N 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 broche 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 œuvre 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 le 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 xo 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, en va-et-vient dont chacun comprend un trajet aller a, en direction de la position xz et un trajet retour R, en direction de la position initiale xo.
Le premier déplacement d^ comprend l'aller ai et le retour R1 t l'aller ai débutant de la position initiale x0 et finissant à la position xi telle que x^xo + Δ, et le trajet retour Ri débutant à la position Xi 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 Xi telle que x2= Xo+2Δ, et le trajet retour R-I débutant à la position x2 pour s'arrêter à la position x0+2δ.
L'avant dernier déplacement dz-ι comprendra l'aller az-ι et le retour RZ-I , l'aller az-ι débutant de la position finale x0+(z-2)δ du retour du déplacement précédent, et stoppant à la position xz-1 telle que xz-ι= x0+(z-1)Δ, et le trajet retour RZ-I débutant à la position xz-ι 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= xo+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, x,=x0+iΔ, avec i variant de 0 à z, z entier non nul - et une position d'arrivée constituant la prochaine position de départ
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le dernier déplacement de cette première étape correspondant à un trajet jusqu'à la position x∑ 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+ι, 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+ι=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 œuvre du procédé d'effectuer simultanément au mouvement M parallèle à l'axe X un mouvement N perpendiculaire à l'axe X en direction de la bobine en formation pour compenser la variation de longueur jetée, la somme des déplacements M et N correspondant à un déplacement parallèle à la génératrice L1 pour que la longueur jetée reste constante. Ce mouvement N 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 le guide-fil 34.

Claims

REVENDICATIONS
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, 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 (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 (X) selon respectivement des angles aigus (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,
11 b) 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 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 (x,) 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 X, entre une position initiale qui constitue la position finale (xz) du guide-fil selon la première règle et une position terminale (xt) 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 (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+ι) 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 (x,) de changement de sens selon la première règle sont définies selon l'équation x, =x0+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 (X) selon un mouvement (N) coplanaire et perpendiculaire à l'axe (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 (N) à l'axe (X) 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 (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 obtenu par le rassemblement d'une multiplicité de filaments de verre formés à partir de filets de verre fondu, issus des orifices d'une filière, et défilant sur un guide-fil.
15. Bobine tronconique 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) dite est compris entre 40° et 75°.
16. Bobine tronconique obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 13, 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, caractérisée 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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