Brevet FR2011048A1 — publié le 19700227

La présente invention a trait à un dispositif de détection d'un mouvement relatif lié à un frottement de glissement entre deux corps. Un tel mouvement relatif lors duquel se produit un frotte— 5 ment de glissement entre les deux corps considérés, a lieu par exemple entre un élément mobile d'une machine et une garniture d*un frein agissant sur cet élément mobile, et cela exactement pendant toute la durée du processus de freinage. En détectant ce mouvement, ou plus précisément la partie de ce mouvement qui s'accompagne de 10 frottement, on peut, en conséquence obtenir la position dans le temps du processus de freinage* Un autre exemple est constitué par le mouvement de glissement - le plus souvent indésirable - qui se produit entre deux corps accouplés par un frottement d'adhérence, quand celui-ci dégé— 15 nère en frottement de glissement. Un autre exemple est constitué par le mouvement d'un fil textile dans une machine textile. Le fil est alors conduit par des guides-fil contre lesquels il frotte. La détection du mouvement relatif du fil par rapport à tux tel organe de guidage, conçu en 20 organe capteur, donne la certitude du déroulement correct du fil, notamment qu'il n'est ni cassé ni disparu» On connaît d'une façon générale des dispositifs de mesure de la vitesse du mouvement relatif de deux corps. Ils comportent un récepteur qui transforme une modification de l'état desdits 25 corps, fonction du mouvement, en une grandeur utilisable en technique de m«»ure0 En raison de leur rôle de mesure dsune vitesse ces récepteurs sont des organes compliqués et coûteux qui ne conviennent le plus souvent qu'à un domaine d'utilisation particulier et qui supposent la réalisation de conditions déterminées en ce 30 qui concerne l'état d'au moins un des deux corps considérés. Dans le cas d'une simple détection de mouvement lesdits mesureurs connus d'une vitesse sont peu indiqués. Dans le domaine de la surveillance du mouvement d'un fil textile, on connaît déjà des dispositifs qui présentent un organe 35 de touche s'appuyant contre le lil yt qui sous l'influence du mouvement du fil du fait en particulier des irrégularités de surface de celui-ci s'anime de vibrations. Ces vibrations sont transforméess -rCOPV 69 19520 2 2011048 au moyen d'un transducteur mécanoélectrique, par exemple piézoélectrique, en un signal électrique dont la production indique l'existence d'un mouvement relatif entre le fil et l'organe de touche» Ces dispositifs ont principalement Gomma inconvénient quf— 5 organe de touche et transducteur qui ont une sensibilité insuffiw santé pour le mouvement à détecter, t@l que celui d'un mince fil textile, sont alors également très sensibles aux influences mécaniques perturbatrices telles qu'il 3*en produit sur les machines sous forme de vibrations, trépidations, etc. 10 La présente invention a pour objet un dispositif de détec tion de mouvement relatif entre deux corps frottant l'un sur l'autre qui soit de structure aussi simple que possible, d'un fonctionnement sûr, donc en particulier insensible aux influences pertur*# batrices et aussi indépendant dans une large mesure de la nature 15 et de l'état des matériaux constitutifs des deux corps* A un autre point de vue l'invention a pour objet l'obtention d'une précision élevée qui soit de l'ordre de la milliseconde en ce qui concerne la délimitation temporelle du mouvement ainsi que la détection du mouvement au sein d'un très court intervalle d'observation, qui 20 soit également de l'ordre de la millisecondes Le dispositif de l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte un conducteur électrique disposé dans le rayon spatial d'action des modifications de charges électriques provoquées par le frottement et connecté à des organes d'amplification et de 25 traitement des fluctuations de potentiel apparaissant durant le mouvement relatif à détecter. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs exemples de réalisation, en relation avec les dessins annexés dans lesquels s 30 - la figure 1 est une vue schématique de la structura de principe d'un dispositif de détection d'un mouvement relatif au moyen d'un conducteur disposé dans l*un des deux corps frottants ; — la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, en variante ; 35 - la figure 3 est une vue schématique d'une sonde de me sura retrouvant/^'extérieur des corps frottants j — la figure 4 est une vue schématique d'un dispositif da 'copy' 69 19520 3 2011048 freinage de navette sur un métier à navette à chasse-navettes ; - la figure 5 est une vue en deux coupes d'un organe capteur d'un dispositif de surveillance de fil ; - la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 5 5, en variante ; - la figure 7 est une vue d'une autre forme de réalisation d'un organe capteur du mouvement d'un fil ; la figure 8 est une vue d'un organe capteur du mouvement d'un fil et comportant deux conducteurs séparés. 10 La figure 1 représente deux aorps 1, 2 qui se touchento Le corps 2 est en un matériau électriquement isolant alors que le corps 1 peut avoir des caractéristiques électriques quelconques. Sans le corp* 2 et à une distance de l'ordre d'un millimètre de la surface de contact des deux corps est disposé un conducteur 15 électrique en forme d'une mince et petite feuille de cuivre 3t dont la surface tournée vers le corps 1 est par exemple d*environ 1 cm2. La feuille 3 est électriquement connectée à l'entrée à haute impédance d'un amplificateur 4, cette impédance d'entré® étant de l'ordre de un mégoha. La face de la feuille 3, opposée à la 20 surface de contact des corps 1, 2 et son fil de connexion à l'amplificateur 4 sont pourvus d'un blindage électrique 5. L'étage d'entrée de l'amplificateur 4 est de préférence pourvu d'un transistor à effet de champ qui, en raison de son faible niveau de bruit et de sa haute impédance d'entrée, convient particulièrement 25 bien à la présente application. Si dans ces conditions le corps 1 effectue par rapport au corps 2 un mouvement, par exemple une translation ou une rotation, par lequel il frotte sur le corps 2,- des fluctuations irrégulières de potentiel électrique prennent naissance dans la feuille 30 conductrice 3 qui ont les caractères d'un bruit. Ces fluctuations de potentiel proviennent manifestement de modifications rapides et irrégulières de charges électriques, modifications qui sont produites durant le mouvement dans la zone de frottement et qui sont tranmises par influence à la feuille 3. Après amplification 35 et s'il y a lieu filtrage suivant une bande déterminée de fréquence dans l'étage 4 du signal total constitué par ces fluctuations, lesdites fluctuations sont converties dans un étage 6 en rCOPY 69 19520 4 I 2011048 un signal à courant continu, lequel est utilisé pour actionner un organe 7 indicateur ou de commandeo Les oscillations de potentiel de la feuille conductrice 3 présentent un large spectre de fréquences duquel on peut utiliser 5 une bande de 1'ordre de 5 à 50 Hz pour la détection du mouvement relatif. Des fréquences de cet ordre donnent une grande densité d'information et permettent, même dans le cas de vitesses relatives élevées (de plusieurs centaines de mètres par minute) d'atteindre une grande précision en ce qui concerne la délimitation 10 temporelle du mouvement, c'est-à-dire la détermination de l'instant de sa naissance, de sa durée, ou de l'instant de sa fin* La grandeur desdites fluctuations de potentiel dépend en premier lieu des coefficients de frottement des matériaux constitutifs des corps participants, ainsi que de leur vitesse relative# 15 Sans le cas où le corps 2 est en un matériau électrique ment conducteur, il est pourvu comme le montre la figure 2 d'un évidement 8 qui va jusqu'à la surface de frottement. Sans l'exemple d'exécution représenté, la feuille conductrice 3 est d'un côté emboîtée dans un corps isolant 9 ou dans une masse isolante de 20 remplissage et se trouve de l'autre côté en contact direct avec le corps 1. Les modifications de charges électriques, qui se produi— sënt sur la surface de frottement, sont dans ce cas transmises par voie galvanique à partir de leur lieu de naissance. Sans une autre forme de réalisation on rapporte entre la feuille 3 et la surface 25 de frottement une couche intercalaire isolante, en forme par exemple de feuille de céramique, ce qui fait que l'on retrouve des conditions analogues à celles de la figure 1s Dans l'exemple de la figure 3 les deux corps frottants 1, 2 sont constitués par des disques rotatifs. Dans ce cas le dis-30 que 1 peut entraîner le disque 2 par frottement. Dans un autre exemple d'application le disque 2 demeure immobile ou bien tourne dans un sens opposé à celui de l'autre. Dans tous les cas on se propose de détecter la production d'un mouvement relatif entre les deux disques. On se sert à cette fin d'une sonde de mesure 10 35 qui comporte encore une fois une feuille conductrice 3 disposée de façon à se trouver dans le rayon spatial d'action des modifications de charges électriques intervenant dans la zone de froi— 1 r A COPY 69 19520 5 2011048 "bernent. Le corps de la sonde renferme encore l'amplificateur 4, tandis que les autres organes de traitement du signal fluctuant caractérisant le mouvement relatif sont logés à l'extérieur de la sonde, le cas échéant en un poste central assurant l'exploitation 5 des signaux émis par tout un ensemble de sondes de mesure»» La transformation du signal fluctuant en un signal de sens uniforme se fait par exemple en recourant à un comparateur différentiel à deux niveaux, c'est-à-dire à un circuit qui émet une impulsion rectangulaire quand son signal d'entrée dépasse un 10 premier seuil déterminé ou bien n'atteint pas un second seuil déterminé, la durée de l'impulsion étant égale à la durée de l'écart entre niveaux. Les deux seuils sont choisis de façon à se trouver au dessus et au dessous respectivement du niveau des tensions de bruit perturbatrices, de sorte que l'on obtient comme signal de 15 sortie une succession d'impulsions rectangulaires étroitement rapprochées dans le temps et d'une polarité unique j ces impulsions sont transmises à une mémoire qui ne peut se décharger que faiblement dans les intervalles normaux des impulsions, mais dont la charge tombe rapidement au dessous d'une valeur comparative lorsque 20 le signal fluctuant disparaît. L'état de charge de cette mémoire représente en conséquence la valeur à sens constant du signal. Dans bien des cas on peut aussi se contenter de redresser, à une ou deux alternances, le signal fluctuant, puis de le lisser, pour produire un signal à courant continu représentatif du mouve— 25 ment. La figure 4 représente un exemple d'application dans le — quel on cherche à détecter l'instant précis de l'arrêt du mouve-' ment d'un corps, ici d'un projectile dans le dispositif de réception de navette 12 d'un métier à tisser à chasse-navettes. L'in— 30 formation concernant cet instant sert b limiter l'intervalle de surveillance durant lequel un fil de trame 13 entraîné par le projectile a besoin d'être observé,, A la tige 4 le rrojectile est représenté à son entrés dans le dispositif de fraisage constitué d'un c8té par une plaqua d? freinage 14 et de l'autre par deux 35 chandelles 15, 16 montées élas-tiquement et pourvues de garnitures de freinage 17, 18 respectivement* La plaque de freinage 14 est en un matériau isolant dans lequel est insérée une feuille conductrice COPY 69 19520 6 2011048 19, comme dans le corps 2 de la figure 1» Durant le temps où le projectile, dans la dernière partie de la phase de freinage, court au dessus de cette feuille, des fluctuations de potentiel sont créées dans celle-ci par influence à la manière indiquée, fluctua— 5 tions qui sont amplifiées et traitées à la manière déjà décrite. La disparition du signal fluctuant à l'instant où le projectile vient à l'arrêt, déclenche une impulsion de commande transmise au dispositif de surveillance du fil de trame® La forme et le3 dimensions du conducteur électrique qui 10 reçoit les modifications de charges électriques créées dans la zone de frottement ne se limitent pas à colles des exemples décrits, mais sont à choisir dans chaque cas particulier en fonction de l'objectif visé. On peut même utiliser un simple fil ou une struc» ture conductrice arrosadiQ à contact direct ou par l'intermédiaire 15 d'une pièce intercalaire isolante, La distance maximale entre le conducteur et la zone de frottement résulte de l'épaisseur du champ électrique produit par les charges de frottement et de 1*épaisseur des champs électriques perturbateurs éventuels. Pour rendre ces derniers aussi peu actifs que possible, le circuit d'entrée du 20 premier étage, à haute impédance, de l'amplificateur est blindé jusqu'à proximité immédiate de la surface influencée par les charge» de frottement* L'un des deux corps frottants peut même être constitué en sonde de mesure, analogue à la sonde 10 représentée à la figure 3, auquel cas le conducteur forme le corps frottant pour 25 entrer, en représentant la surface frottante intégrale de ce corps. La figura 5 représente à titre d*autre exemple un organe capteur permettant de détecter le mouvement d?un fil textile. Le fil 20, par exemple le fil de trame sur un métier à tisser ou bien le fil à rembobiner sur un bobinoir, constitue ici l'un des deux 30 corps frottants, le second étant forme par une petite feuille 21 de céramique à oxude, disposée de façon que le fil dans son mouvement de circulation frotte contre aile. Lors da ce mouvement il se produit dans un conducteur 22 qui est rapporté contre la face inférieure de petite feuille 21 , et qui a. lui aussi, la forme d'une pe— 35 tite feuille, de façon analogue à celle décrite à propos de la fig. 1s des fluctuations irrégulières de potentiel ayant une forte proportion de fréquences ^levées j ces fluctuations sont amplifiées COPY 69 19520 7 2011048 et traitées, comme dans le cas de la figure 1, à partir du point de connexion 23 représenté symboliquement. L'organe capteur proprement dit 21, 22 est inséré dans un logement 24 en matériau électriquement conducteur et mis au potentiel de la terre par une con— 5 nexion 25» Ce logement se réduit à deux parois latérales et deux plaques de couverture ; dans chacune de celle»—ci est inséré un guide-fil 26. L'espace intérieur au logement est garni par coulée d'une masse de remplissage 27. Les parois latérales limitent la fente d'insertion du fil jusqu'à proximité de la plaquette de frot— 10 tement 21 et forment avec les autres parties du logement un blindage du conducteur 22. On voit en outre que les fluctuations de potentiel du conducteur 22 sont renforcées par le fait qu'un fil conducteur est mis au potentiel de la terre ou d'une façon, plus générale à un potentiel constant, au voisinage du fil, en parti-15 culier du côté du fil qui est opposé au premier conducteur. Cet effet est également utilisé dans la forme de réalisation suivante Sans l'exemple de réalisation de la figure 6, l'organe capteur du mouvement du fil 20 comprend d'un côté un corps isolant teur 28 dans lequel est enfoncé un conduc/, 2y où apparaissent les fluc— 20 tuations de potentiel à traiter en temps que signal et d'un autre côté un organe d'appui 30 en forme de balai ou de brosse et muni d'une plaque conductrice 31 mise au potentiel de la terre. L» balai 30 permet non seulement d'avoir un bon contact entre le fil 20 et le corps frottant 28, mais aussi et surtout de produire des char-25 ges supplémentaires par le frottement du fil contre les poils du balai. On peut ainsi faire naître dans le conducteur 29 de très fortes fluctuations de potentiel même sur un fil très lisse et même sur un fil extrêmement humide. La figure 7 représente une forme d'exécution particuliè— 30 . renient simple de l'organe capteur mais qui délivre également un signal facile à distinguer. C'est dans ce cas le conducteur 32 dont les variations de potentiel sont utilisées à surveiller le mouvement du fil, qui sert lui-même de corps frottant. Le fil 20 est dévié par deux éléments de gu-idage 33, de 35 façon telle que la tension du fil engendre une pression d'application suffisante contre le conducteur 32« La figure 8 représente en coupes longitudinale et trans— *r Copy 69 19520 8 2011048 versale un élément capteur pourvu d'un corps isolant 34 renfermant deux plaques conductrices séparées 35, 36o Le fil 20 est dévié pour passer sur ce corps isolant et est en outre appliqué contre lui par le poids d'un cylindre 37 monté libre dans une cage 38 L'emploi de deux conducteurs 35, 36 disposés en ligne en direction du mouvement du fil résulte du fait d'observations que les fluctuations de potentiel de ces deux conducteurs provoquées 10 par le mouvement du fil sont sans corrélation mutuelle. C'est encore le cas, même si leur écartement est très faible, par exemple de 1 mm, pour une distance du fil du même ordre de grandeur. La production de telles fluctuations de potentiel sans corrélation mutuelle est dans l'exemple de la figure 8 utilisée 15 pour éliminer l'influence des champs extérieurs perturbateurs» A cette fin le^fluctuations de potentiel des conducteurs 35, 36 sont appliquées, après préamplification, aux deux entrées d'un amplificateur différentiel, de sorte que les champs perturbateurs qui influencent les deux conducteurs de la même façon, ne donnent lieu 20 à aucun signal de sortie. La différence des deux signaux utiles non corrélés donne par contre un signal qui indique le mouvement du "fil« Un avantage particulier du dispositif suivant l'invention tient à ce que par lui le mouvement à détecter produit directement 25 un signal électrique ; en d'autres termes, il ne nécessite aucune transformation d'une grandeur non électrique tirée du mouvement en une grandeur électrique. En particulier le dispositif ne comporte aucune pièce métallique mobile et aucun organe de production de champs de détection car son élément donneur de signal n'agit que 30 comme récepteur passif. On a dès lors la possibilité, par exemple pour servir à la surveillance de fils textiles, de réaliser un organe sensible petit et très simple» Ceci revient à dire que l'invention est facilement applicable à toutes sortes de machines textiles, dans les— 35 quelles des fils sont à surveiller en ce qui concerne leur mouvement en direction longitudinale ou en direction transversale. ^copy" 69 19520 9 2011048 Un autre avantage de l'invention tient à ce que les modifications de charges électriques qu'elle utilise présentent, d'après leur mode de production, un large spectre de fréquences et se manifestent pratiquement quelles que soient les matériaux consti— 5 tutifs des corps frottants. Le champ d1application du dispositif suivant l'invention en est d'autant plus vaste. Il s'étend en particulier aux cas où il faut une grande précision dans la détection du mouvement, qu'il s'agisse par exemple de son instant d'origine, de sa durée, de son instant de fin et(ou) aux cas où l'intervalle 10 d'observation dont on dispose est très court. En ce qui concerne la surveillance du mouvement de fils textiles, le fait que la production du signal fluctuant est dans une large mesure insensible à la nature des matériaux constitutifs, est dtune importance marquée ; il arrive en effet souvent que l'on utilise simultanément 15 ou successivement sur une machine textile donnée des fils des types les plus variés (filé, indéfini, monofilament) et des compositions également les plus variées (fibres naturelles, synthétiques, mixtes, fibres métalliques ou renfermant des composants métalliques). L'insensibilité à la teneur en humidité des fils est 20 également un grand avantage» COPY 'tir." , 69 19520 10 2011048 REVENDICATIONS 1» Dispositif de détection, d'un mouvement relatif lié à un frottement de glissement entre deux corps, caractérisé par le fait qu'il comporte un conducteur électrique disposé dans le rayon spatial d'action,des modifications de charges électriques 5 provoquées par le frottement et connecté à des organes d'amplification et de traitement des fluctuations de potentiel apparaissant durant le mouvement relatif à détecter. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que le conducteur électrique est disposé à l'intérieur 10 ou contre l'un des deux dits corps» 3. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que le conducteur électrique est disposé en dehors des deux corps» 4» Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé 15 par le fait que le conducteur électrique constitue l'un des deux corps» 5» Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait qu'entre le conducteur électrique et un second des deux corps se trouve un élément isolant, contre lequel le second 20 corps effectue un frottement de glissement» 6» Dispositif conforme à l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que l'un des corps est constitué par un fil textile et l'autre par un organe capteur disposé sur une machine textile, ledit organe capteur renfermant le conducteur 25 électrique et les fluctuations de potentiel de celui-ci donnant un signal indicateur du mouvement du fil par rapport audit organe capteur» 7» Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé par le fait que l'organe capteur présente un élément en forme de 30 balai touchant le fil» 8„ Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé par 3e fait que le fil est inséra eirsre deux éléments frottants de l'organe capteur.» 9» Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé 35 par le fait que 1!organe capteur renferme deux systèmes conducteurs électriquement isolés l'un de l'autre. rCOPV 69 19520 n 2011048 10. Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé par le fait que l'un des systèmes conducteurs est mis à un potentiel constante 11e Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé par le fait que les deux systèmes conducteurs sont connectés, éventuellement par des éléments intermédiaires, à un dispositif différentiel« Copy^