Dispositif de commande automatique d'une opération de trancanage

Abstract

 Le socle coulissant (21) est guidé sur le montant (19) du dispositif de trancanage et se déplace verticalement en hauteur. Il porte une caméra (28) dont l'objectif (29) est dirigé selon un axe horizontal sur une rampe éclairante verticale (30). La bobine (1) supportée par les montants (16 et 15) et entraînée en rotation par le moteur (9) peut se déplacer de droite à gauche et de gauche à droite sur les rails (18), alors que le chariot de trancanage (23) qui porte les rouleaux verticaux (24) guidant le câble (2) peut également se déplacer parallèlement à l'axe de la bobine afin de contrôler et modifier le cas échéant l'angle de retard que forme le brin (7) au moment de se déposer sur l'enroulement. La silhouette de la zone de l'enroulement où des spires se déposent est formée sur une surface de réception à l'intérieur de la caméra (28) cette surface étant matérialisée par une grille de photo-diodes dont le balayage périodique permet de former des signaux détectant des conditions de dépôt du brin (7).

Description

[0001] La présente invention concerne l'enroulement de câbles de grand diamètre sur des bobines. Par câble de grand diamètre on entend des câbles électriques isolés dont le diamètre extérieur est supérieur à 10 mm. Cependant, en général, le diamètre des câbles ne dépasse pas 60 mm. Normalement, ces câbles sont produits en segments dont la longueur est aussi grande que possible et ils sont enroulés sur des bobines dont les dimensions atteignent souvent plusieurs mètres de diamètre. Les bobinoirs supportant ces bobines et les entraînant en rotation sont des appareils de grande masse nécessitant pour leur entraînement des moteurs puissants et volumineux . Le brevet CH 576 392 par exemple décrit un bobinoir de ce genre dans lequel le chariot de trancanage est supporté par un rail parallèle à l'axe du support de bobine et le support de bobine lui-même comporte deux montants indépendants l'un de l'autre et susceptibles de se déplacer sur des rails également parallèles au même axe. 0n peut ainsi réaliser soit des opérations de trancanage dans lesquelles le chariot de trancanage et par conséquent le guide-câble se déplacent parallèlement à l'axe de la bobine sur toute la longueur de cette dernière, soit des opérations dites d'auto -trancanage dans lesquelles le chariot de trancanage reste fixe et c'est l'ensemble du support de bobine qui se déplace en translation devant le chariot de trancanage.

[0002] On sait depuis longtemps réaliser des opérations de trancanage automatiques sur des bobinoirs de petites dimensions prévus pour la formation de bobines de fils téléphoniques par exemple, ces bobines ayant des joues atteignant un diamètre de 40 cm. Dans ce cas, le chariot de trancanage est mobile devant le support de bobine et son entraînement est connecté à l'entraînement de la bobine de sorte que la vitesse du trancanage est proportionnelle à la vitesse de l'enroulement.

[0003] Toutefois, lorsqu'il s'agit d'enrouler des câbles de grandes dimensions il n'est pas possible de commander une opération de trancanage automatique en rendant simplement la vitesse du chariot de trancanage proportionnelle à la vitesse de rotation dé la bobine et jusqu'à maintenant il était nécessaire que l'opération de trancanage soit surveillée de façon constante par un opérateur. Pour illustrer les conditions mécaniques dans lesquelles les spires successives du câble se déposent sur le fût de la bobine on considérera tout d'abord la fig. 1 qui montre de façon schématique une bobine 1 sur laquelle un câble 2 est en train de se déposer spire par spire. La bobine 1 comporte un fût cylindrique 3 et deux flasques d'extrémité 4 et 5 aussi appelées joues ayant la forme de disques. Le câble 2 est accroché par son extrémité dans un trou 6 ménagé dans le fût 3 de la bobine 1. Celle-ci est entraînée en rotation dans le sens de la flèche A, de sorte qu'une première spire se dépose au contact du flasque 4. Toutefois, à la fin de la première spire, le câble 2 doit effectuer un mouvement de déviation sur la gauche afin que la seconde spire vienne se placer parallèlement et au contact de la première. Ainsi, l'enroulement du câble sur le fût de la bobine n'est pas constitué d'hélices successives parallèles mais forme une série de courbes irrégulières. Dans les bobinoirs connus sur lesquels l'opération d'enroulement est contrôlée constamment par un opérateur, on maintient le brin d'arrivée du câble, désigné par 7, sous un angle convenable appelé l'angle de retard et désigné à la fig. 1 par r. Evidemment, lorsque le dépôt d'une couche de spires est terminé, l'angle du brin 7 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de la bobine doit être modifié et pendant le dépôt de la dernière spire d'une couche cet angle doit être amené à zéro. Lorsque la première spire de la couche suivante a été formée, il faut ensuite guider le brin 7 du câble de façon que l'angle de retard se renverse, puisque pendant le dépôt d'une couche se formant de gauche à droite, cet angle doit être inversé par rapport à la valeur qu'il a au cours du dépôt d'une couche se formant de droit_eâ gauche.

[0004] La présente invention a pour but de créer un dispositif de commande automatique d'une opération de trancanage susceptible d'équiper des bobinoirs de grandes dimensions capables de supporter et d'entrai- ner des bobines destinées à recevoir de grandes longueurs de câbles d'un diamètre supérieur à 10 mm.

[0005] Dans ce but, la présente invention a pour objet un dispositif de commande automatique d'une opération de trancanage, capable de commander la formation d'un enroulement à spires et couches successives par un câble provenant d'une ligne de production ou de traitement, sur le fût d'une bobine auquel le câble est accroché, la bobine étant entraînée en rotation autour de son axe sur un support, et le câble traversant un guide-câble qui est mobile par rapport au support de bobine dans le sens du dit axe et qui guide le câble avec un angle de retard prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comporte

des moyens de projection pour former sur une surface de réception une image de la silhouette d'une zone prédéterminée de l'enroulement,

des moyens détecteurs sensibles à la dite image et capables de former un signal électrique représentatif de la dite silhouette,

des moyens d'analyse du dit signal électrique capables d'élaborer des signaux de commande, et

des moyens d'entraînement réagissant aux dits signaux de commande de manière à provoquer des déplacements relatifs entre le guide-câble et le support de bobine, en fonction du résultat de l'analyse.

[0006] On va décrire ci-après à titre d'exemple une forme d'exécution du dispositif selon l'invention en se référant au dessin annexé, dont:

la fig. 1 est une vue schématique d'une bobine en cours d'enroulement déjà décrite ci-dessus,

la fig. 2 est une vue en coupe par un plan perpendiculaire à l'axe de la bobine d'un bobinoir équipé de la dite forme d'exécution du dispositif de commande,

la fig. 3 est une vue en plan de dessus du bobinoir représenté à la fig. 2,

la fig. 4 est une vue schématique du système optique incorporé au dispositif de commande,

la fig. 5 est une vue schématique à échelle agrandie montrant une grille d'éléments photo-électrique utilisée dans le dispositif de commande décrit,

la fig. 6 est un schéma électrique des éléments essentiels du dispositif de commande, et

la fig. 7 est un diagramme explicatif d'un algorithme du programme.

[0007] On commencera par décrire succinctement l'installation de bobinage représentée aux fig. 2 et 3. Le fût 3 et le flasque gauche 5 de la bobine 1 sont visibles en coupe par un plan perpendiculaire à l'axe de la bobine à la fig. 2. Le flasque 5 est supporté par une pinole 8 (fig. 3) portée elle-même par un palier 9 solidaire du montant gauche 10 du bobinoir. La traverse supérieure 11 du bobinoir (fig. 2) s'étend parallèlement à l'axe de la bobine 1 et guide l'extrémité supérieure du montant 12 qui comporte un palier 13 guidant lui-même une pinole 14 supportant le flasque droit 4 de la bobine 1. Les deux montants 10 et 12 du bobinoir reposent sur des embases 15 et 16, munies de galets 17 qui roulen sur deux rails parallèles 18. Les galets 17 sont liés à des moyens d'entraînement permettant de déplacer l'ensemble du bobinoir en va et vient sur les rails 18, tandis que des moyens d'entraînement de la bobine 1 (non représentés) font tourner l'une des pinoles 8 ou 14 munie d'éléments d'accouplement au flasque correspondant de la bobine. Les moyens d'entraînement de la bobine sont capables de faire tourner cette dernière autour de son axe à une vitesse constante ou variable en fonction de conditions qui peuvent être prédéterminées. Ainsi par exemple, l'entraînement de la bobine peut avoir lieu à couple de résistance constant.

[0008] Devant le bobinoir proprement dit, est placé un support de trancanage qui comporte un montant vertical rigide 19 muni de moyens de guidage représentés au dessin par une gorge à queue d'aronde 20 s'étendant verticalement et apte à guider un bras horizontal 21 qui peut ainsi être déplacé verticalement de haut en bas et de bas en haut sur le montant 19. Ce bras de support 21 présente lui-même dans sa face supérieure une gorge de guidage 22 dans laquelle coulisse un chariot de trancanage 23. Ce dernier porte deux rouleaux cylindriques d'axes verticaux 24 disposés parallèlement l'un à l'autre à une distance telle l'un de l'autre que le brin d'arrivée 7 du câble 2 est guidé étroitement entre ces deux rouleaux. Des moyens d'entraînement non représentés permettent de déplacer le chariot 23 de gauche à droite et de droite à gauche parallèlement à l'axe de la bobine 1 devant cette dernière, le brin 7 du câble étant en outre guidé dans le sens de la hauteur entre deux rouleaux horizontaux 25 également distants l'un de l'autre d'une distance égale au diamètre du câble. Les rouleaux 25 sont supportés à leurs extrémités par des montants 26 qui reposent sur le bras de support 21. Un autre bras de support 27 solidaire du socle horizontal 21 permet de fixer au-dessus de ce socle une caméra 28 dont le principe du système optique est représenté schématiquement à la fig. 4. Cette caméra 28 possède un objectif 29 dont l'axe du système optique est orienté horizontalement et perpendiculairement à l'axe de la bobine 1. Comme le bras 27 est supporté par le socle 21 qui est lui-même mobile en hauteur, la hauteur de l'axe de l'objectif 29 peut être choisie à volonté et comme on le verra plus loin, elle est commandée de façon à ce que cet axe soit tangent à la dernière couche complète de l'enroulement formé sur la bobine 1. Bien entendu, selon les circonstances on peut aussi choisir pour l'axe de l'objectif 29 une direction différente de celle qui vient d'être définie, notamment une direction légèrement inclinée, la règle de la tangence à la dernière couche complète de l'enroulement étant toutefois une règle générale.

[0009] Finalement, l'installation de bobinage décrite comporte une rampe lumineuse 30 disposée verticalement en regard de la caméra 28 mais de l'autre côté de la bobine. On se rend compte que cette rampe lumineuse a pour effet de projeter dans une direction perpendiculaire à l'axe de la bobine l'image de la silhouette de l'enroulement, c.à.d. l'image que l'on obtient si l'on coupe l'enroulement en cours de formation par un plan vertical passant par l'axe de la bobine.

[0010] On décrira maintenant le principe de la caméra 28. Il s'agit d'un appareil optique d'un type connu en soi, notamment d'un appareil de la marque Reticon vendu par la société EG. & G. Inc. à Wellesley (Mass. U.S.A). Cet appareil dénommé "système de détection d'images" 29 comporte un objectif du type zoom permettant de varier la distance focale et le grossissement de l'appareil. L'image formée par l'objectif est réfléchie par un miroir à 45° 31 et projetée en image réelle sur une surface de réception 33. Cette surface de réception 33 est matérialisée par une grille 34 qui dans la forme d'exécution décrite, est carrée et constituée par une série de cellules photo-détectrices. Ces cellules, par exemple des diodes photosensibles sont connectées dans un circuit matérialisé par un micro-processeur MP. Dans la forme d'exécution décrite on a trouvé qu'une grille 34 formée de 1024 cellules réparties sur un carré de 32 cellules de côté permettait une détection suffisamment fine pour répondre aux conditions de fonctionnement. En effet, la rampe 30 projette sur l'objectif 29 l'ombre de la silhouette de l'enroulement. L'objectif 29 permet lui-même de choisir la grandeur de la zone de l'enroulement qui sera projetée sur la grille 34 et on a constaté en particulier qu'un grossissement tel que la zone de l'enroulement qui est projetée sur la grille 34 a l'allure représentée à la fig.5, était un grossissement convenable. A cette figure 5 on voit sur la grille 34 formée de 1024 cellules photodétectrices l'image de la silhouette d'une partie de l'enroulement comportant quatre spires de câbles désignées par A, B. C et D et faisant partie de la dernière couche complète déposée sur la bobine et l'image des deux dernières spires E et F de la couche en cours de formation, la spire F étant une spire partielle et la disposition géométrique étant telle que la partie de la silhouette désignée par F représente l'endroit où le brin 7 du câble 2 vient précisément se déposer sur l'enroulement. On constate que les cellules sont ajustées de façon que leur état (conducteur ou non conducteur) change selon qu'elles sont exposées au rayonnement de la rampe 30 où que, . pour elles, la rampe 30 est masquée par l'enroulement. De préférence, les 1024 cellules seront réparties en séries correspondant chacune à une colonne de sorte que par une commutation convenable du circuit électronique MP on pourra, à chaque instant, effectuer une opération de balayage au cours de laquelle tous les éléments détecteurs de la grille 34 seront explorés successivement, par exemple par colonnes successives. Cette exploration donnera naissance à un signal électrique composé d'une suite d'impulsions en code binaire donnant pour chaque élément de la grille 34 son état éclairé ou caché. De préférence, les photos-diodes de la grille 34 seront explorées par séries successives, chaque série étant composée par les éléments d'une même colonne.

[0011] La fig. 5 donne à titre d'exemple le résultat d'une telle Exploration. Sur cette figure, les 1024 éléments photo-détecteurs de la grille 34 sont représentés sous forme d'une matrice carrée numérotée par lignes et par colonnes. Chacun de ces éléments est désigné par le chiffre 35. L'image de la silhouette d'une zone prédéterminée de l'enroulement telle qu'elle apparaît sur cette grille est clairement représentée à cette fig. 5. La silhouette de deux spires A et B de la dernière couche complète déposée sur l'enroulement est clairement visible dans la partie de gauche de l'image de même qu'une partie de la silhouette d'une spire C appartenant à la même couche. Une quatrième spire D de la dernière couche complète est entièrement noyée dans la partie de l'image pour laquelle les éléments sont à l'état masqué. Au-dessus de cette couche complète on voit apparaître deux spires E et F de la couche en cours de formation. Telle qu'elle est visible au dessin, cette couche en formation se forme par spires successives allant de droite à gauche, bien que ceci puisse correspondre en réalité à une couche se formant de gauche à droite par suite du renversement de l'image.

Revendications

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Dessins