Machine pour câbler des fils et tordre au moins un de ces fils La présente invention a pour objet une machine pour câbler des fils et tordre au moins un de ces fils, notamment destinée à produire des câbles indus triels.
Les câbles industriels utilisés dans la fabrication des pneumatiques d'automobile, des courroies de transmission de puissance, et aussi dans d'autres ap plications, sont constitués de préférence par au moins deux fils continus en nylon d'environ 840 deniers. Pour fabriquer ces fils, on effectue après le filage une opération de tirage et de torsion, au cours de laquelle le fil est recueilli en bobinages d'un poids compris entre 1,35 kg et 1,6 kg, qui sont enroulés avec une double conicité sur une canette cylindrique ayant approximativement une longueur de 32 cm et un diamètre de 6,4 cm, le diamètre maximum du bobinage étant d'environ 12,7 cm.
On a peu demandé jusqu'à présent des bobinages de ce genre, parce qu'on ne peut pas les manipuler d'une manière économique au moyen de l'équipe ment disponible actuellement pour la production des câbles industriels. La majorité des producteurs de câbles préfèrent par conséquent qu'on leur livre le fil en rouleaux, ce qui nécessite une opération d'our- dissage. Une telle opération d'ourdissage, ou toute autre opération de rebobinage, effectuée à partir de la canette du fabricant de fil en vue d'obtenir des bobinages susceptibles, par leur forme et leurs dimensions,
d'être manipulés économiquement au moyen de l'équipement courant de production de câbles, augmente sensiblement le coût de fabrication des câbles.
Le but principal de l'invention est de réaliser une machine susceptible de produire des câbles indus- triels directement à partir des bobinages d'alimenta tion fournis par le fabricant de fil.
Un autre but est de réaliser une telle machine capable de former ces câbles directement à partir des canettes de fil fournies par l'industrie, avec un taux de production plus élevé que ceux obtenus jus qu'à présent par les machines connues.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine selon l'inven tion.
La fig. 1 est une vue en élévation latérale par tielle de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe verticale, à plus grande échelle, d'un détail représenté à la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en plan, à plus grande échelle, d'un autre détail représenté à la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe d'un organe que com prend cette forme d'exécution.
La fig. 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la fig. 6.
La machine représentée comprend une broche 10 représentée en élévation sur la fig. 1 et en coupe verticale sur la fig. 2. La partie inférieure de la broche 10 comprend un arbre 12 pouvant tourner dans des paliers à billes 14 et 16 disposés dans un cylindre de support 18 à collerette. Ce cylindre de support 18 est fixé sur une barre 20, constituant une partie de la machine, qui comprend des broches multiples, au moyen de vis 22.
Une roue dentée à chaîne 24, fixée sur l'extrémité inférieure de l'arbre 12, coopère avec une chaîne d'entraînement 26 (fig. 1), qui peut être entraînée par une source d7éner- gie quelconque non représentée, par exemple par un moteur électrique.
Sur l'arbre 12 de la broche est fixé rigidement, près du cylindre de support 18, un moyeu conique 28 comportant une collerette évasée et conique 30, sur laquelle est fixée une ailette 32 en forme de cuvette profonde ; les génératrices de cette ailette ont une forme générale sinusoïdale.
Un anneau 36, des tiné à limiter le ballon formé par un fil, entoure l'ailette 32 à l'extrémité supérieure de celle-ci; il est fixé sur l'ailette, en trois points circonférentiels et disposé symétriquement, au moyen de barres cour tes 34, dont une seule est représentée sur la fig. 2 ;
cet anneau 36 possède un diamètre légèrement plus grand que celui de l'ailette à l'endroit de ses points de fixation. Le moyeu conique 28 comporte une gorge circonférentielle 38, qui constitue une surface d'emmagasinage de fil par enroulement, servant à commander la tension du fil formant le ballon.
Un canal axial 40, s'étendant vers le haut à partir de l'extrémité inférieure de l'arbre 12 et communiquant avec un canal oblique 42, qui coopère avec une pièce rapportée et rainurée 44 portée par le moyeu 28, forme un orifice de sortie 45 du fil sur la sur face d'emmagasinage 38.
Toute la partie de l'arbre 12 s'étendant au-des sus du moyeu conique 28 comporte plusieurs lon gueurs dont les diamètres décroissent progressive ment ; sur cette partie de l'arbre 12 est monté à rotation un support de bobinage 46. Une partie 48 de l'arbre 12, filetée à son extrémité supérieure, reçoit le chemin intérieur de roulement d'un palier à billes 50.
Un écrou 52 vissé sur l'extrémité supé rieure de la partie 48 maintient le chemin intérieur de roulement du palier 50 et l'applique contre l'épaule ment supérieur d'une portion d'arbre plus large 54 adjacente à la partie 48. L'extrémité supérieure de l'arbre 12 porte de même un palier à billes 56, dont le chemin intérieur de roulement est maintenu entre un écrou de serrage 58 et un épaulement de la portion d'arbre adjacente 60.
Le support de bobinage 46 comprend un organe tubulaire 62 comportant, près de son extrémité infé rieure, une collerette annulaire 64 s'étendant vers l'intérieur; ce support comprend également à son extrémité inférieure une partie taraudée dans laquelle se visse une bague 66.
Une rondelle annulaire 68 en matière plastique, par exemple en caoutchouc ou en chloroprène, est placée de chaque côté du che min extérieur de roulement du palier 50, et l'espace annulaire compris entre ce chemin de roulement et l'organe tubulaire 62 est rempli par plusieurs bagues 69, par exemple en caoutchouc ou en chloroprène, de section circulaire.
Ainsi, en vissant la bague 66 vers le haut, on maintient élastiquement le chemin extérieur de roulement du palier 50 entre cette bague et la collerette 64 ; l'organe tubulaire 62 est ainsi orienté symétriquement à son extrémité inférieure par rapport à l'axe de l'arbre 12 de la broche.
Un dispositif de montage et d'orientation élasti que est également utilisé pour l'extrémité supérieure de l'organe tubulaire 62 ; il se présente sous la forme d'un organe rapporté annulaire 70 ajusté à la presse dans l'organe 6:2 et comportant une bague intérieure élastique 72, par exemple en caoutchouc ou en chlo roprène, qui s'applique à frottement contre le chemin extérieur . de roulement du palier à billes 56.
Le support de bobinage 46 présente un diamètre lui permettant de recevoir par un ajustage coulissant un bobinage 74 de fil, par exemple de nylon, enroulé avec une double conicité et une forme sinusoïdale sur une longue canette cylindrique 76. On main tient par frottement la canette 76 sur le support 46 au moyen d'une détente 78 poussée par un ressort et montée sur la paroi interne de l'organe tubulaire 62 ; cette détente s'étend à travers l'organe 62 pour s'appliquer contre la surface intérieure de la canette.
Un carter ayant une forme générale sinusoïdale et se conformant au contour du bobinage complet 74 se compose d'une partie inférieure 80 et d'une partie supérieure amovible 82. La partie inférieure 80 est de préférence métallique et est fixée rigide ment sur la bague 66, tandis que la partie supérieure 82 est de préférence en une matière plastique et transparente,
qui peut être moulée facilement mais possède cependant une grande résistance et une grande rigidité. La partie supérieure 82 du carter possède un diamètre extérieur légèrement plus grand que celui de la partie inférieure 80 à l'endroit de son raccordement avec cette partie inférieure ; elle est munie d'une lèvre annulaire 84 entourant la par tie inférieure. Des verrous 86 maintiennent en place la partie 82 formant couvercle.
Ainsi, on voit que le support de bobinage 46 et le carter du bobinage peuvent tourner librement ensemble par rapport à l'arbre 12 de la broche.
Pour empêcher le support de bobinage 46 de tourner pendant la. rotation de l'arbre 12, ce dernier est monté sur la barre 20 de manière qu'il fasse de préférence un angle de 200 avec la verticale, comme on le voit clairement sur la fig. 1, une masse métallique 88 (fig. 2) étant fixée sur un côté de la partie inférieure 80 du carter.
La masse 88 est suffisante pour empêcher la rotation du support de bobinage 46 et du carter 80, mais un écart quelconque du frottement du palier, par rapport à sa valeur normale, entre l'arbre de la broche et le support, peut faire osciller le carter et le support par rapport à l'axe de la broche. Ces oscil lations sont supprimées au moyen d'un dispositif d'amortissement 87 disposé sur le côté du carter 80, dans une position diamétralement opposée à celle de la masse 88 (fig. 2).
Le dispositif 87, comme on le voit clairement sur les fig. 6 et 7, comprend un tube arrondi 89, à section générale ovale, dont la cour bure se conforme à celle du carter 80, sur lequel il est fixé en alignement circonférentiel au moyen de vis 91 traversant des collerettes 93 fixées sur les extrémités du tube. Une cloison 95, dans laquelle se trouve une encoche 97, est disposée à mi-chemin entre les extrémités du tube 89 ; elle s'étend trans versalement au tube, depuis le fond de celui-ci, jus qu'à une hauteur légèrement au-dessus du centre de la section du tube.
Une certaine quantité d'un liquide dense, tel que du mercure, occupe environ une moitié du volume du tube, et coopère avec la cloison 95 pour réaliser l'action d'amortissement.
On voit que, quand le carter 80 est au repos, des quantités sensiblement égales de mercure se trou vent sur les faces opposées de la cloison 95. Si le carter commence à osciller, le mercure est déplacé alternativement et en partie au moins d'un côté de la cloison à l'autre côté, en créant une certaine tur bulence de manière à dissiper l'énergie alimentant les oscillations ; le mercure permet ainsi à la masse 88 de stabiliser la position du carter et de son sup port de bobinage.
L'extrémité supérieure de la partie 82 du carter porte un dispositif de câblage de deux fils assurant la tension et égalisant l'avance de ces fils, dispositif désigné dans son ensemble par 90 sur les fig. 1 et 2 et représenté plus en détail sur les fig. 3, 4 et 5. Ce dispositif 90 comprend une embase cylindrique 92 comportant, près de son extrémité inférieure, deux collerettes annulaires et espacées 94, 96 s'étendant latéralement.
Le dispositif 90 est fixé en place par des vis 98 dont une seule est visible sur la fig. 4 ; ces vis passent à travers. des trous ménagés dans la partie supérieure 82 du carter et se vissent dans la collerette 94. Dans l'espace annulaire 100 compris entre les collerettes 94, 96 sont placées plusieurs paires de patins de tension 102 ;
chaque patin, de forme générale rectangulaire, comporte une courte partie de guidage 104, dont la section est réduite et qui s'étend à partir d'une extrémité du patin dans une direction perpendiculaire au plan de celui-ci. Les parties 104 de guidage s'étendent dans des orifices alignés 106 traversant les collerettes 94, 96. Les ex trémités internes de chaque paire de patins 102 sont maintenues en alignement de fonctionnement au moyen d'un axe 108 fixé dans les collerettes 94, 96 et passant librement à travers des trous ménagés dans les patins.
Un trou 110 traversant la collerette 96 et aligné avec la partie centrale de chaque patin supé rieur de tension 102, maintient un ressort de com pression hélicoïdal 112, à capuchon, qui s'appuie à son extrémité inférieure contre son patin de tension et dont l'autre extrémité, munie du capuchon, est en contact avec le dessous d'une plaque annulaire rota tive 114 munie d'une collerette annulaire 116 dirigée vers le bas ; la surface intérieure de cette collerette est vissée sur la périphérie de la collerette 96.
Ainsi, en faisant tourner la plaque 114 dans le sens appro- prié pour la rapprocher de la collerette 96, on appli que simultanément une plus grande tension à tous les ressorts 112 ; en faisant tourner la plaque 114 dans le sens opposé, on diminue au contraire simultané ment la tension de tous ces ressorts. Une détente 118 à bras élastique est fixée à une extrémité sur la collerette 96 ; son extrémité libre est appliquée contre la circonférence intérieure dentée 120 de la plaque 114 et maintient celle-ci dans sa position de réglage en l'empêchant de se déplacer accidentellement.
Un bras de repérage 122 fixé sur la paroi latérale exté rieure de l'embase cylindrique 92 coopère avec une graduation placée sur la face supérieure de la plaque de réglage de tension 114.
Un guide-fil 124 s'évasant à ses deux extrémités est monté dans la partie supérieure du carter 82 et se trouve aligné avec l'axe de la broche. Un autre dispositif de guidage du fil est constitué par des axes 126 franchissant l'espace annulaire 100 entre les collerettes 94, 96 ; les extrémités respectives de ces axes sont fixées dans ces collerettes et se trouvent à peu près sur la circonférence médiane des collerettes., comme on le voit sur la fig. 5. On voit sur cette figure que ces axes 126 sont disposés dans les espaces compris entre les paires de patins 102 successives.
Un guide-fil cylindrique 128, par exemple en céra mique ou en une autre matière dure résistant à l'usure, est monté près de la dernière paire de patins 102 sur la collerette 96 au moyen d'une vis 130 tra versant celle-ci.
Un organe de guidage 132 de forme cylindrique est disposé dans la partie inférieure de l'alésage de l'embase cylindrique 92 ; cet organe 132 comporte une cavité 134 de forme irrégulière communiquant avec un orifice axial 136 de guidage de fil, qui se trouve à l'extrémité supérieure de la cavité. Une vis de fixation 138 traversant la paroi latérale de l'em base 92 s'applique contre l'organe de guidage 132 pour le maintenir en place.
Un galet de guidage 140 est monté à l'intérieur de la cavité 134, à angle droit par rapport à l'axe vertical de l'organe 132 ; ce galet 140 peut tourner librement sur un arbre 142 dont les extrémités sont supportées dans les parois oppo sées de la cavité. Comme on le voit sur la fig. 5, l'axe du galet 140 est perpendiculaire à une ligne tangente à la partie extérieure du guide cylindrique 128 et passant par l'orifice central 136. Le galet 140 est également disposé de manière que sa surface exté rieure soit tangente à l'axe de l'orifice 136.
La paroi inférieure 144 définissant la cavité 134 se présente sous la forme d'un organe mince en forme de palette, qui sert de séparateur de fil comme on l'expliquera plus loin.
L'extrémité supérieure de l'alésage traversant l'embase cylindrique 92 porte un palier à billes 146 dans lequel tourillonne un arbre tubulaire 148, court et vertical. Sur cet arbre est fixé un rotor 150 d'une forme générale tronconique. Deux arbres courts 152, 154 sont montés sur la face inclinée du rotor 150, perpendiculairement à cette face et dans des positions diamétralement opposées.
Des cabestans 156, 158 tourillonnent respectivement sur les extrémités exté rieures des arbres 152, 154 par l'intermédiaire de paliers à billes 160, 162. Des pignons coniques 164, 166, de préférence d'une pièce avec les cabestans <B>156,</B> 158, engrènent avec une roue folle 168 à denture conique, qui peut tourner sur un palier à billes 170 à l'extrémité supérieure de l'arbre tubulaire 148.
Cette extrémité porte un guide-fil 172 en forme d'om brelle, qui est traversé par un orifice axial 174 ali- gné avec le canal de l'arbre tubulaire 148.
Le rotor 150 est muni d'un bras 176, dont l'ex trémité extérieure se termine par un guide-fil 178 en queue de cochon. Ce guide 178 est monté par rapport au cabestan 156 de manière à se trouver sur le trajet du ballon ; il entraîne le rotor 150, par l'intermédiaire du fil le traversant, en synchronisme avec le fil constituant le ballon.
On va expliquer maintenant comment on met le fil en place dans la broche et comment celle-ci fonc tionne pour produire un câble bifilaire. Après avoir enlevé de la partie inférieure 80 du carter la partie supérieure 82 de celui-ci, on dispose un bobinage complet 74 en position de fonctionnement sur le sup port 46. On tire du bobinage 74 un fil Y et on le fait passer, à l'aide d'un serpent d'enfilage, à travers le guide-fil 124, la cavité 134, l'orifice de guidage 136 et l'orifice 174.
On replace alors sur la partie 80 la partie supérieure 82 du carter et on fixe les verrous 86. On fait passer radialement et vers l'intérieur de l'espace 100, entre la plaque de gui dage 144 en forme de palette et le guide-fil 124, un crochet, par exemple un crochet de peigne utilisé pour le tissage, en vue de saisir le fil Y et de le tirer pour former une boucle. Pendant cette opération de tirage, le brin supérieur de la boucle glisse par-dessus l'extrémité de la plaque 144, et la boucle est alors prête dans cette position pour l'enfilage entre les patins de tension 102.
Cet enfilage est effectué en avançant dans le sens des aiguilles d'une montre (en regardant la fig. 5) de manière à placer successive- ment le fil entre les patins et à rattraper finalement le mou de la boucle en tirant le fil dans l'orifice de sortie 174 du guide-fil 172. En faisant avancer en suite le fil à travers le guide 172, on le tire vers l'intérieur entre les paires de patins 102 jusqu'à ce qu'il atteigne les axes de limitation 126.
A partir du guide cylindrique 128, le fil passe alors au-dessus de la plaque 144 pour arriver au galet de guidage 140. Ainsi la plaque 144 sert de séparateur pour empêcher les brins d'entrée et de sortie de la boucle de s'emmêler l'un avec l'autre.
On enroule sur au moins un tour et demi autour du cabestan 158 le fil Y venant du canal 174, puis on l'enroule de plusieurs tours sur des rouleaux de réception 186, 188, et enfin on le fait passer sur un rouleau de tirage 190. Le mécanisme d'entraînement connu des rouleaux de réception 186, 188 et du rou leau de tirage 190 n'a pas été représenté. Il peut être entraîné en synchronisme avec l'arbre 12 de la broche, soit à partir d'une source d'énergie commune, soit par une source d'énergie indépendante.
Comme on le voit sur la fig. 1, un fil X est tiré d'une source extérieure de fil, constituée par un bobi nage 180 fourni par le fabricant de fil ; on fait passer ce fil entre un certain nombre de dispositifs de ten sion réglables 182 à disques, puis autour d'une poulie de guidage 184, alignée avec le canal axial 40 de l'arbre 12 de la broche. Au moyen d'un serpent d'enfilage, on tire ce fil à travers les canaux 40, 42, de manière à le faire sortir à travers l'orifice 45 sur la surface 38 d'emmagasinage par enroulement.
A partir de cette surface, on fait passer le fil entre l'anneau 36 de limitation du ballon et l'ailette 32, puis à travers le guide 178 en queue de cochon ; on lui fait faire au moins un tour complet sur le cabes tan 156. On maintient alors ce fil en contact avec le fil Y pendant qu'on met la broche en marche.
L'arbre rotatif 12 et son moyeu 28 font tourner le fil X autour du carter 80-82 de manière à former un ballon ; comme ce fil passe à travers le guide-fil 178 fixé sur le rotor 150, celui-ci et ses cabestans 156, 158 sont entraînés en rotation et obligent le fil X à se câbler avec le fil Y et à suivre celui-ci jusqu'au rouleau de tirage<B>190.</B>
Quand la broche tourne, les fils X et Y sont câblés ensemble en un point situé entre le rouleau de recueil 186 et l'organe de guidage 172. Le point de câblage des deux fils se trouve sur l'axe de la broche et on obtient un câble symétrique en raison de la symétrie des, cabestans 156, 158, pourvu que les tensions des deux fils au-dessus des cabestans soient maintenues sensiblement égales. Puisque les cabestans 156, 158 ont les mêmes dimensions et sont accouplés en synchronisme l'un avec l'autre par l'in termédiaire de la roue dentée folle 168, on réalise des trajets linéaires et égaux des fils.
Cependant, l'égalité et la rectitude @ des trajets sont affectées par la tension que supportent les fils avant que ceux-ci atteignent leurs cabestans respectifs.
La tension du fil Y est déterminée en grande partie par la tension appliquée au moyen des patins de tension 102. La tension totale fournie par ces patins peut être obtenue facilement en réglant la plaque de réglage 114, comme on l'a expliqué pré cédemment. La tension du fil X est déterminée par les dispositifs à disques 182 coopérant avec la tension fournie par la surface d'emmagasinage 38 prévue sur l'ailette de la broche ; cette ailette agit comme un ré gulateur de tension pour commander d'une manière appropriée la forme et la tension du ballon, d'une manière bien connue dans, la présente technique.
En utilisant pour une vitesse donnée de la broche et pour des dimensions données des fils, le dispositif précé dent de réglage de tension, on peut rapprocher suf fisamment l'une de l'autre les valeurs des tensions des deux fils pour permettre aux cabestans 156, 158 de l'égalisateur d'avance des fils de produire un câble équilibré. L'anneau 36 de limitation du ballon oblige le fil X quittant la surface 3 8 à se conformer exactement aux parois latérales de l'ailette 32 en forme de cu vette et d'autre part empêche le fil de s'écarter d'une distance appréciable des côtés du couvercle 82 pen dant que le fil forme le ballon autour de ce couver cle.
En fixant l'anneau 36 sur l'ailette 32 en trois points seulement équidistants le long de la circonfé rence de celle-ci, on laisse au déplacement circonfé- rentiel du fil X une liberté suffisante pour réaliser le changement nécessaire de l'enroulement du fil sur la surface 38 et pour réaliser la commande nécessaire de la tension du ballon.
On voit donc que la machine décrite permet de réaliser une économie considérable d'espace, puis qu'on peut monter côte à côte dans cette machine un plus grand nombre de broches que par le passé pour une surface de plancher donnée. La plus grande vitesse de la broche, rendue possible par une réduc tion sensible des dimensions, permet d'augmenter d'au moins 300 % le débit de sortie du câble par unité de surface de plancher,
par rapport au débit obtenu avec les anciennes machines utilisées dans un procédé à étages multiples.
Dans la pratique, on a pu atteindre une vitesse de broche de 10 000 t/m avec une machine de câ blage utilisant des bobinages d'un poids de 1,6 kg et n'ayant qu'un diamètre de 24 cm.
Dans l'exemple décrit, les deux fils sont câblés l'un avec l'autre à la sortie de l'ensemble comprenant l'ailette 32, l'anneau 36 et la gorge 38. Dans une autre forme d'exécution, les deux fils peuvent être câblés avant de passer dans ledit ensemble. La ma chine constitue alors un dispositif de torsion, par exemple du type 2 pour 1. Dans ce cas, les deux fils passent d'abord dans le dispositif de câblage dis posé en amont de l'ensemble 32, 36, 38. Les fils câblés passent ensuite dans ledit ensemble avant d'être enroulés sur le rouleau de tirage.