| JP3876160 | TENSION CONTROL DEVICE FOR CORD |
| JP11116142 | WIRE SEND-OUT DEVICE |
| JP58125573 | SPRING MATERIAL SUPPLY CONTROL DEVICE |
Michnik, Yves
| 1. | Dispositif pour effectuer un enroulage en continu d'au moins un fil secondaire autour d'un fil principal ou un enroulage de plusieurs fils secondaires sur euxmêmes, afin de constituer un câble (8), comprenant : un équipement d'enroulage (1) muni d'une cage tournante (12) permettant, par la rotation de ladite cage, d'effectuer ledit enroulage ; un équipement d'alimentation (4) pour alimenter en dit fil secondaire ledit équipement d'enroulage ; et un équipement de tirage (7) pour tirer ledit câble (8) enroulé ; caractérisé en ce qu'il comprend en outre : un capteur optique (5) pour mesurer optiquement l'angle (β) que fait la partie (13A) dudit fil secondaire. (13) située juste avant son enroulage avec l'axe longitudinal dudit câble (8) et pour émettre en sortie un signal représentatif dudit angle (β) ; et un dispositif de commande automatique (11 ) qui reçoit ledit signal provenant dudit capteur optique (5), qui compare ce signal avec une valeur de consigne prédéterminée et qui commande en conséquence une variation d'une vitesse de fonctionnement d'au moins un équipement pris parmi ledit équipement d'enroulage (1 ), l'équipement d'alimentation (4) et l'équipement de tirage (7) afin de provoquer le retour de la valeur dudit angle (β) sensiblement à ladite valeur de consigne prédéterminée. |
| 2. | Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit capteur optique (5) mesure ledit angle (β) au niveau d'un seul fil secondaire. |
| 3. | Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit capteur optique (5) mesure ledit angle (β ) simultanément au niveau de plusieurs fils secondaires et en ce que le dispositif de commande automatique (1 1 ) effectue une moyenne des mesures ainsi effectuées. |
| 4. | Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel il est prévu plusieurs fils secondaires (13) destinés à être enroulés ensemble pour former un câble toronné, caractérisé en ce que ledit capteur optique (5) mesure ledit angle (β) au niveau d'un seul desdits fils secondaires, un dispositif de codage de position angulaire étant prévu sur ladite cage tournante (12) afin de synchroniser la saisie de la mesure dudit angle (β) avec la position angulaire de ladite cage tournante de façon à ne produire un dit signal de mesure de l'angle (β) que lorsqu'un fil secondaire particulier se trouve dans le champ de mesure dudit capteur optique (5). |
| 5. | Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit signal produit par ledit capteur optique (5) est un signal analogique qui est proportionnel en tension, à l'angle ou aux angles observés, permettant lors d'une fluctuation du ou des angles observés, d'accélérer ou de décélérer la cage tournante (12) par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse (3), afin de conserver l'angle ou les angles initialement créés. |
| 6. | Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il permet de guiper une âme en continu en s'assurant que le pas entre les spires ou la contrainte entre les spires reste constant. |
| 7. | Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il permet d'enrober plusieurs fils autour d'une âme en s'assurant que le pas entre les spires soit précis. |
| 8. | Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il permet de visualiser en permanence un angle ou des angles de fils de matières différentes. |
| 9. | Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit capteur optique (5) comprend un boîtier (17) incluant une source lumineuse (18) qui fournit un faisceau lumineux (19) situé dans un plan intersectant ledit fil (13A) et incluant un récepteur de lumière (25) en forme de barrette qui produit un signal représentatif de la position le long de la barrette de l'impact (24) d'une partie du faisceau lumineux (19B) réfléchie spéculairement par ledit fil (13A), d'où il résulte que ledit capteur optique (5) produit un signal qui est représentatif dudit angle (β) pendant que ledit fil (13A) traverse ledit faisceau lumineux (19) incîdant. |
Domaine de l'invention
La présente invention concerne de façon générale un dispositif pour faire un guipage ou un toron de haute précision. Le guipage est une opération qui consiste à enrouler, de préférence selon des spires jointives, un fil secondaire autour d'un fil principal résistant en traction. Les cordes de guitare pour les notes basses sont en général guipées. Le toronnage est une opération qui consiste à enrouler ou torsader ensemble plusieurs fils. Certains câbles électriques souples sont constitués de plusieurs fils toronnés.
On connaît un grand nombre d'équipements de toronnage ou de guipage tels que ceux décrits par exemple dans les brevets des Etats-Unis Nos US-A-3 302 379 et US-A-4 055 038.
Le toronnage se fait actuellement sur des équipements traditionnels dans lesquels des fils sont torsadés ensemble, chaque fil formant ainsi des spires. Le guipage se fait actuellement sur des équipements traditionnels dans lesquels au moins un fil secondaire est enroulé sur un fil principal, ou âme, le fil secondaire formant ainsi des spires qui doivent en principe être jointives ou espacées d'une distance constante précise. Quand, par exemple, des fils sont toronnés ou guipés pour constituer des câbles électriques représentant des caractéristiques de lignes, telles que des caractéristiques de capacité, d'inductance, etc, le pas des spires doit être maintenu constant avec haute précision. Ces équipements présentent les inconvénient suivants : le pas des spires est imprécis ; les spires qui doivent être jointives sont en fait imparfaitement jointives, dans le sens où des spires adjacentes peuvent être légèrement disjointes, ou dans le sens où des spires adjacentes peuvent être trop tassées les unes contre les
autres, ce tassement pouvant entraîner une déformation des fils ou un risque de chevauchement des fils; et le pas des spires fluctue davantage lorsque l'équipement doit être arrêté puis redémarré, par exemple lors d'un incident ou lors d'une opération de raccordement de fils. Obiet de l'invention
Un objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif pour faire un guipage ou un toron de haute précision.
Un autre objet consiste à proposer un tel dispositif dans lequel un pas d'un fil ainsi guipé ou toronné (c'est-à-dire enroulé) est de haute précision, même sur une très grande longueur de câble ainsi formé.
Un autre objet consiste à proposer un tel dispositif dans lequel la vitesse d'enroulement peut être très grande, par exemple supérieure à 6000 tours par minute, et peut en outre varier au cours de l'opération de guipage ou de toronnage (c'est- à-dire d'enroulement) ou même devenir transitoirement nulle, par exemple lors d'un arrêt normal ou d'urgence du dispositif, sans que tout cela nuise de façon significative à ladite précision du guipage ou du toronnage.
Un autre objet consiste à proposer un tel dispositif dans lequel l'amélioration ainsi apportée implique un agencement relativement simple et peu coûteux.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un dispositif pour effectuer un enroulage en continu d'au moins un fil secondaire autour d'un fil principal ou un enroulage de plusieurs fils secondaires sur eux-mêmes, afin de constituer un câble, comprend : un équipement d'enroulage muni d'une cage tournante permettant, par la rotation de ladite cage, d'effectuer ledit enroulage ; un équipement d'alimentation pour alimenter en dit fil secondaire ledit équipement d'enroulage ; et un équipement de tirage pour tirer ledit câble enroulé ; le dispositif comprenant en outre un capteur optique pour mesurer optiquement l'angle que fait la partie dudit fil secondaire située juste avant son enroulage avec l'axe longitudinal dudit câble et
pour émettre en sortie un signal représentatif dudit angle ; et un dispositif de commande automatique qui reçoit ledit signal provenant dudit capteur optique , qui compare ce signal avec une valeur de consigne prédéterminée et qui commande en conséquence une variation d'une vitesse de fonctionnement d'au moins un équipement pris parmi ledit équipement d'enroulage, l'équipement d'alimentation et l'équipement de tirage afin de provoquer le retour de la valeur dudit angle sensiblement à ladite valeur de consigne prédéterminée. Résumé de l'invention
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit capteur optique mesure ledit angle au niveau d'un seul fil secondaire.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, ledit capteur optique mesure ledit angle simultanément au niveau de plusieurs fils secondaires et en ce que le dispositif de commande automatique effectue une moyenne des mesures ainsi effectuées.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, il est prévu plusieurs fils secondaires destinés à être enroulés ensemble pour former un câble toronné, caractérisé en ce que ledit capteur optique mesure ledit angle au niveau d'un seul desdits fils secondaires, un dispositif de codage de position angulaire étant prévu sur ladite cage tournante afin de synchroniser la saisie de la mesure dudit angle avec la position angulaire de ladite cage tournante de façon à ne produire un dit signal de mesure de l'angle que lorsqu'un fil secondaire particulier se trouve dans le champ de mesure dudit capteur optique. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, ledit signal produit par ledit capteur optique est un signal analogique qui est proportionnel en tension, à l'angle ou aux angles observés, permettant lors d'une fluctuation du ou des angles observés, d'accélérer ou de décélérer la cage tournante
par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse, afin de conserver l'angle ou les angles initialement créés.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif permet de guiper une âme en continu en s'assurant que le pas entre les spires ou la contrainte entre les spires reste constant.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif permet d'enrober plusieurs fils autour d'une âme en s'assurant que le pas entre les spires soit précis. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif permet de visualiser en permanence un angle ou des angles de fils de matières différentes.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, ledit capteur optique comprend un boîtier incluant une source lumineuse qui fournit un faisceau lumineux situé dans un plan intersectant ledit fil et incluant un récepteur de lumière en forme de barrette qui produit un signal représentatif de la position le long de la barrette de l'impact d'une partie du faisceau lumineux réfléchie spéculairement par ledit fil, d'où il résulte que ledit capteur optique produit un signal qui est représentatif dudit angle pendant que ledit fil traverse ledit faisceau lumineux incidant. Description des dessins
Ces objets, caractéristique et avantages, ainsi que d'autres, de la présente invention seront mieux compris et expliqués lors de la description détaillée d'un exemple de réalisation qui va suivre, illustré par les dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une vue générale schématique d'un dispositif selon l'invention ; et la figure 2 est une vue partielle schématique agrandie d'une partie du dispositif de la figure. Mode de réalisation préféré de l'invention
Sur la figure 1 , on distingue un dispositif pour faire un guipage ou un toronnage selon la présente invention. Ce dispositif comporte en plusieurs sous-ensembles suivants : un équipement de toronnage simple torsion ou de guipage 1 entraîné par un moteur 2, associé à un variateur de vitesse 3 ; un dérouleur régulé en tension 4 ; un capteur optique 5 ; un compteur métrique 6 permettant de programmer plusieurs métrages ; un cabestan 7 horizontal à chenille ou vertical à poulies afin d'assurer le tirage du câble produit 8 ; une coupeuse 9 destinée à couper le câble 8 produit ; un bac de récupération 10 pour récupérer les tronçons de câble ; et un dispositif de commande générale 11.
De nombreuses variantes peuvent être envisagées dans cet équipement ; par exemple, la coupeuse 9 et le bac 10 peuvent être remplacés par un système de bobine réceptrice. L'équipement de toronnage ou de guipage 1 est classique en soi et bien connu de l'art antérieur, et pour cette raison il ne sera pas décrit en détails ici. Un tel équipement est décrit par exemple dans les brevets des Etats-Unis N°s US-A-3 302 379 et US-A-4 055 038.
Le principe de fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant. Par rapport à une consigné électrique qui peut être fournie par le dispositif de commande 11 , une cage 12 de l'équipement simple torsion 1 tourne à une vitesse constante au prédéfinie (par exemple 8000 tours par minute). De même, par rapport à une autre consigne électrique, le cabestan horizontal à chenille ou vertical à poulies 7 tire le câble 8 à une vitesse prédéfinie (par exemple 1 mètre par minute). Nous créons donc un enroulement d'un fil 13 ou de plusieurs fils autour d'une âme 14 monobrin ou multibrin.
Le pas P entre spires ainsi obtenues est donc lié à la vitesse de tirage V du câble et à la vitesse de rotation R de la cage d'enroulement par la formule suivante :
P = V/R L'angle d'inclinaison d'hélice α, considéré par rapport à l'axe longitudinal, du fil 13 ainsi enroulé en hélice est exprimé par la formule suivante : sinα = πD/P formule dans laquelle D est le diamètre d'enroulement du fil 13. Afin d'assurer un pas P constant et/ou déterminé de façon précise entre spires ou un angle α constant et/ou déterminé de façon précise de l'inclinaison des spires, ou afin d'assurer les jointivîtés des spires, le dispositif selon l'invention contrôle en permanence l'angle β créé par le fil ou par un ou plusieurs des multiples fils 2. De cette façon, lorsque pour une raison quelconque, l'angle ou les angles β changent, le dispositif détecte une variation de la tension analogique représentative de cet angle ou de ces angles β et il modifie la consigne donnée à la cage d'enroulement 12 de l'équipement simple torsion 1 afin d'accélérer ou de décélérer la vitesse de rotation de façon à récupérer la dérive ou les dérives d'angles constatées.
La variation du ou des angles β est contrôlée par palier de
0,5 degré, ce qui représente pour un fil de diamètre de 0,10 millimètre une variation possible de + ou - 10 tours par minute et pour un fil de diamètre de 0,50 millimètre une variation possible de + ou - 2 tours par minute. Ainsi, le dispositif contrôle en permanence le ou les fils formant un guipage ou un toron afin d'assurer un pas entre spires parfait. D'autre part, quelle que soit la variation du diamètre du fil à guiper ou à toronner nous sommes certains d'obtenir un pas entre spires ou un niveau de contrainte entre spires jointives parfaitement déterminé.
Détail des sous-ensembles composant le dispositif :
(a) L'équipement de toronnage simple torsion 1 (figure 1 ) permet par la rotation de sa cage d'enrouler un fil 13 (figure 2) autour d'une âme 14.
Le diamètre du fil peut varier de 0,10 millimètre à plusieurs millimètres en fil unique ou en multibrin. Ce fil peut être de différentes matières, par exemple du cuivre pur, cuivre argenté, ferro-nickel, aluminium, bronze, matière synthétique ou toute autre matière. L'âme autour de laquelle s'enroule le fil peut avoir un diamètre de quelques centièmes à plusieurs millimètres. La composition de cette âme peut être une matière synthétique monobrin ou multibrin ou toute autre matière.
(b) Le dérouleur régulé en tension 4.
Ce dérouleur 4 est régulé par l'intermédiaire d'un pantin (ou de plusieurs poulies). Ce patin assure d'une part une tension constante (de quelques grammes à plusieurs kilogrammes) du fil qui est tiré, mais il assure aussi un débit de fil parfaitement contrôlé évitant ainsi des à-coups possibles lors du débit de ce f i l .
(c) Le capteur optique 5. Le rôle de ce capteur est de contrôler en permanence l'angle α du ou des fils 13 s'enroulant autour de l'âme 14, en temps réel, afin que dans le cas où celui-ci ou ceux-ci varient, de donner une consigne en tension analogique différente de sa consigne nominale afin de faire varier la vitesse de la cage d'enroulement 12 afin de revenir à l'angle nominal préalablement défini. Ainsi par exemple, pour un angle souhaité de 80° avec une variation de + ou - 10 degrés, on peut avoir les sorties en tension analogique suivantes : 70 degrés = 0 volt 80 degrés = 5 volts
90 degrés = 10 volts
On a donc, pour un angle variant de 1 degré, une tension analogique variant de 0,5 volt. Ainsi on peut, par l'intermédiaire de la variation de cette consigne analogique, faire accélérer ou
décélérer la rotation de la cage d'enroulement 12 de l'équipement simple torsion 1.
(d) Le compteur métrique 6.
Ce compteur métrique permet via des consignes de métrage préalablement enregistrées de sortir des informations en niveau de tension afin d'informer le cabestan 7, qui peut être de n'importe quel type connu, par exemple du type horizontal à chenille (représenté) ou vertical à poulies. Il informe aussi, lorsque le métrage préalablement enregistré est atteint, la coupeuse 9 en sortie de cabestan 7.
(e) Le cabestan 7 horizontal à chenille ou vertical à poulies.
Il assure l'entraînement de la corde à vitesse constante. Il peut accélérer ou décélérer en fonction de consignes analogiques (consignes venant par exemple du compteur métrique).
Le dispositif peut comporter aussi d'autres éléments fonctionnels classiques tels qu'un marqueur 30, un moteur de cabestan 32, un variateur de cabestan 31 et un certain nombre de connexions électriques transportant soit des signaux électriques soit une énergie électrique, ces connexions reliant principalement l'unité de commande 11 et les variateurs 3 et 31 , le capteur optique 5 et le compteur 6. L'unité de commande 11 peut comporter un bouton 33 pour la commande variable de la vitesse d'enroulement R (la vitesse de rotation de la cage 12) et un bouton 34 pour la commande variable de l'angle β.
Dans le dispositif général qui vient d'être décrit, l'invention concerne plus spécifiquement le capteur 5. Ce capteur 5 est constitué d'un boîtier 17 incluant un dispositif d'émission de lumière 18 et un dispositif de réception de lumière 19. Le dispositif d'émission de lumière 18 peut être un dispositif à lampe, une diode électroluminescente, un laser ou équivalent. Le dispositif d'émission de lumière 18 comprend une optique qui permet de projeter un faisceau lumineux 19 dont la section transversale 20 prise au niveau de la rencontre supposée entre le faisceau 19 et le fil 13 a sensiblement la forme d'un
rectangle dont un côté dans le sens de la longueur 21 est sensiblement perpendiculaire au fil 13. Le côté dans le sens de la longueur 21 est relativement long, par exemple de plusieurs millimètres et un côté dans le sens de la largeur 22 est comparativement court, par exemple de quelques centièmes de millimètre. De cette façon, on peut dire que le faisceau 19 se propage donc dans un plan et que ce plan intersecte de façon sensiblement perpendiculaire le fil 13. Plus exactement, le faisceau frappe le fil 13 dans la partie 13A du fil 13 située entre une poulie de guidage 23 du fil et l'âme 14 ou les autres fils sur laquelle ou lesquels le fil 13 s'enroule. La partie 19A du faisceau 19 qui frappe effectivement le fil 13 est réfléchie spéculairement (au moins en partie suivant un certain angle solide sensiblement plan, du fait que le fil 13 est sensiblement cylindrique. Par conséquent, une partie 19B de la lumière ainsi réfléchie spéculairement atteint un endroit 24 précis et restreint en surface d'un récepteur de lumière 25 en forme de barrette qui est capable de fournir un signal numérique ou analogique qui est représentatif de la position de cet endroit d'impact 24. On comprend que l'angle β que fait la partie 13A du fil 13 par rapport à l'axe longitudinal de l'âme 14 est ainsi détecté et mesuré de façon précise par le capteur 5. La partie 13A du fil tourne à vitesse élevée, par exemple 8000 tours par minute. Ceci ne provoque aucun inconvénient pour effectuer la mesure de l'angle β parce que la partie de fil 13A ne renvoie une lumière que pendant le cour instant où elle traverse le faisceau lumineux incident 19. D'autre part, on peut constater à l'aide d'une simulation dans l'espace ou au travers d'une réalisation concrète que, pendant ce court instant où le fil traverse le faisceau 19, bien que la partie éclairée du fil 13 se déplace, la position de l'endroit d'impact 24 sur le récepteur 25 ne varie que très légèrement, cette variation étant négligeable par rapport à la précision de la mesure.
Si plusieurs fils sont simultanément enroulés, chaque fil étant indépendant et passant sur une poulie 23 distincte et étant
pareillement frappé par le faisceau incident 19, il est possible de prévoir une roue codeuse (non représentée) sur la cage tournante 13 qui supporte les poulies 23, de telle sorte qu'il soit possible de sélectionner les signaux émis par le récepteur 25 pour ne conserver que des signaux correspondant à un fil ou plusieurs fils particuliers dont on veut mesurer respectivement les angles β.
La mesure de l'angle β peut être utilisée pour :
- commander une variation de la vitesse de rotation de la cage 12, la vitesse d'extraction du câble 8 à l'aide du cabestan 7 restant constante ;
- commander une variation de la vitesse d'extraction du câble 8 à l'aide du cabestan 7, la vitesse de rotation de la cage 12 restant constante ; - commander une variation de la vitesse de rotation de la cage 12, la vitesse du dérouleur 4 restant constante ;
- commander une variation de la vitesse du dérouleur 4, la vitesse de rotation de la cage 12 restant constante ; ou
- commander simultanément au moins deux de ces paramètres.
Darîs un équipement qui a été réalisé par les inventeurs, des essais ont révélé avec précision que la mesure de l'angle β à l'aide du capteur qui vient d'être décrit peut être facilement utilisée par un dispositif de commande électronique simple permettant de piloter de façon automatique la machine de telle sorte que le pas du fil enroulé reste constant de façon très précise, et cela même si la vitesse de rotation de la cage 12 varie rapidement, par exemple lors d'un arrêt d'urgence suivi d'un redémarrage. L'angle β peut en général correspondre sensiblement à l'angle α , mais dans le cas d'un guipage, l'angle β sera légèrement supérieur à l'angle α afin de produire une contrainte longitudinale entre les spires adjacentes jointives du câble ainsi produit 8.
Une mise en oeuvre réelle d'un tel dispositif selon l'invention a permis de constater que le dispositif peut fonctionner à des vitesses très supérieures à celles couramment admises, tout en produisant des câbles enroulés (c'est-à-dire guipés ou torsadés) de façon plus précise et tout en assurant une telle production de façon plus fiable, c'est-à-dire avec moins d'incidents de fabrication tels que des ruptures de fil, des chevauchements anormaux de fil, des détériorations d'un revêtement de fil (par exemple un vernis isolant) et autres incidents survenant couramment dans des dispositif classiques. Dans certains types d'enroulement, en particulier dans certains types de guipage serrés, l'angle β peut être choisi légèrement supérieur à 90° afin d'assurés un bon serrage des spires jointives du fil enroulé. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit mais elle englobe les variantes ou adaptations envisageables sur la base du concept correspondant à la présente invention.
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